SEPTIEMBRE 2005
DISEÑO DE FACHADAS LIGERASManual de introducción al proyecto arquitectónico
Hydro Building Systems
AUTORES
Joan-Lluís Zamora i Mestre – Dr. Arquitecto
Institut de Tecnologia de la Construcció de Catalunya (ITeC)
Juan Manuel Calderón - Ingeniero Industrial
Hydro Building Systems S.L.
CON LA COLABORACIÓN DE
Juan Company Salvador – Dr. Ingeniero Industrial
BAJO LA DIRECCIÓN DE
Fructuós Mañà i Reixach – Dr. Arquitecto
Institut de Tecnologia de la Construcció de Catalunya (ITeC)
DOMAL, TECHNAL y WICONA son marcas reg istradas de Hydro Bui ld ing Systems.
La información contenida en el texto de esta publicación corresponde a la fecha de suedición. Es posible, por tanto, que en la actualidad algunos datos (precios, normativa,leyes, etc.) se hayan modificado, lo cual debe tenerse en cuenta al hacer uso de ella.
1. Presentación de la publicación
1.1 Introducción
1.2 Breve recorrido histórico: de la ventana a la fachada
2. De los materiales a los productos
2.1 El aluminio
2.1.1 Propiedades básicas del aluminio
2.1.2 Extrusión del aluminio
2.1.3 Tratamientos superficiales finales
2.1.3.1 Anodizado
2.1.3.2 Lacado
2.1.3.3 Otros procesos mejorados
2.1.4 Corrosión del aluminio
2.2 El vidrio
2.2.1 Características mecánicas
2.2.1.1 Resistencia a compresión
2.2.1.2 Resistencia a tracción
2.2.1.3 Resistencia a flexión
2.2.1.4 Tensiones de trabajo admisibles según la posición y el
tipo de luna
2.2.1.5 Procesos de transformación. Tipologías
2.2.1.6 Consideraciones para el cálculo del espesor del vidrio
2.2.2 Propiedades ópticas y energéticas del vidrio
2.2.3 Puesta en obra
2.3 Otros materiales y productos
2.3.1 Los paneles ciegos
2.3.1.1 Composición
2.3.1.2 Tipologías
2.3.2 Elementos de remate
3. De los productos al sistema de fachada
3.1 Tipos arquitectónicos
3.2 Tipos de montaje
3.3 Tipos constructivos
Índice
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
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4. Exigencias técnicas
4.1 Exigencias de confort
4.1.1 Confort higrotérmico4.1.2 Confort acústico4.1.3 Confort lumínico4.1.4 Confort al tacto
4.2 Exigencias de seguridad
4.2.1 Seguridad para la salud4.2.2 Seguridad al fuego4.2.3 Seguridad a la descarga eléctrica4.2.4 Seguridad estructural
4.2.4.1 Control de la deformación propia4.2.4.2 Sensibilidad a las deformaciones de la estructura
del edificio4.2.4.3 Comprobación de los elementos de la fachada
4.2.4.3.1 Vidrios4.2.4.3.2 Perfilería4.2.4.3.3 Procedimiento de cálculo
4.2.4.3.3.1 Hipótesis de cálculo4.2.4.3.3.2 Ejemplo práctico
4.2.5 Seguridad al robo
4.2.6 Seguridad a la penetración de aire y agua
4.3 Exigencias de uso
4.3.1 Funcionalidad4.3.2 Compatibilidad4.3.3 Desmontabilidad4.3.4 Registrabilidad4.3.5 Coordinación dimensional y tolerancias
4.3.5.1 Tolerancias del sistema4.3.5.2 Tolerancias de la estructura
4.3.6 Durabilidad
4.4 Exigencias medioambientales
4.4.1 Residuos4.4.2 Ciclo de vida4.4.3 Impacto ambiental
5. Tecnologías de la fachada ligera
5.1 Fachadas de estructura aparente
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Índice
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DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
5.2 Fachadas de silicona estructural5.2.1 Terminología y tipologías5.2.2 Requisitos técnicos de la silicona estructural5.2.3 Solicitaciones5.2.4 Piezas de seguridad
5.3 Fachadas de vidrio abotonado5.4 Fachadas ventiladas
5.4.1 Análisis energético de la fachada ventilada5.4.2 Tipologías5.4.3 Fachadas ventiladas versus Fachadas respirantes
5.5 Fachadas captoras
6. Condiciones del proyecto arquitectónico:cómo se encarga una fachada acristalada
6.1 Primeras opciones6.2 Trabajo conjunto con la industria6.3 Optimización6.4 Relación con el resto de elementos constructivos del edificio6.5 Calidad técnica del proyecto6.6 Calidad documental del proyecto
7. Condiciones de ejecución: cómo se lleva a cabo lamaterialización de la fachada ligera
7.1 Fabricación en taller7.2 Transporte7.3 Montaje en obra
8. Condiciones de coste de las fachadas ligeras:cómo se pueden ajustar los costes sin afectar la calidad
8.1 Indicadores8.2 Factores de productividad8.3 Factores de eficiencia en obra8.4 Calidad económica del proyecto
9. Condiciones de calidad de las fachadas:cómo se certifica la calidad de una fachada acristalada
10. Análisis de casos. Edificios resueltos con fachadas ligeras de Hydro Building Systems S.L.
11. Anejos
11.1 Terminología técnica11.2 Normativa11.3 Bibliografía11.4 Enlaces web
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7
1 Presentación de la publicación
Objeto
El objeto de esta publicación es divulgar la realidad actual del desarrollo de la tecnología referente a fachadas
ligeras, con el propósito que los arquitectos dispongan en los próximos años de un mejor conocimiento sobre la
materia y puedan proyectar los nuevos edificios sacando el mejor partido posible de estos nuevos aportes
técnicos.
A quién va dirigida
El lector destinatario de esta publicación son los arquitectos y proyectistas que los próximos años van a abordar
el proyecto y la dirección de obra de una fachada ligera. Es por ello que precisan de una publicación de
cabecera que les introduzca en una tecnología joven, que evoluciona con gran rapidez y que ofrece una óptima
relación calidad-coste, pero que al mismo tiempo tiene que ofrecer el máximo de fiabilidad. La mejor garantía
para lograr el éxito en un proyecto de fachada ligera se consigue con la mayor responsabilidad y conocimiento
de todos los participantes en la obra, desde el promotor hasta el operario montador.
Alcance de los contenidos
El contenido de esta publicación pretende ser divulgativo y, al mismo tiempo, recopilador de aquellos conceptos
fundamentales sobre los que se sustenta la tecnología de las fachadas ligeras. No se trata pues de un texto
científico ni de especialidad, sino de una compilación de aquellos conocimientos y criterios que deberían ser el
mínimo común denominador de todas las personas que trabajan relacionadas con el sector del aluminio
aplicado a las fachadas arquitectónicas.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
1.1 Introducción.
La arquitectura moderna, tal y como se entiende hoy en día, empezó su andadura de la mano del metaly el vidrio. Estos materiales han ejercido desde su incorporación a la arquitectura un interés yfascinación especial sobre el hombre, desarrollando unas técnicas constructivas que han permitido alos arquitectos realizar los más audaces y luminosos edificios. Concretamente, el vidrio destaca por suespecial relación con la luz, desde la máxima reflexión del espejo hasta la total transparencia. Estosmotivos son los que han propiciado que el diseño de las fachadas ligeras, en sus orígenes como solucióna unas necesidades muy concretas y presentes únicamente en edificios singulares, se haya extendido detal forma que constituya hoy en día un elemento común del paisaje urbano de las ciudades.
Son muchos los factores que han contribuido al auge de esta tecnología, entre otros cabe citar:
- La creciente industrialización del sector de la construcción.- La evolución favorable de los costes, con un progresivo incremento del peso relativo de la mano de
obra frente al valor de los materiales.- La creciente exigencia de fiabilidad, planificación y mantenimiento controlado.- Su esbeltez, lo que permite reducir también el dimensionado de la estructura resistente del edificio
y aumentar la superficie útil interior.- El aumento de la luminosidad del espacio interior, alcanzando valores del 90%.
Los materiales más utilizados para realizar la estructura auxiliar de las fachadas ligeras son el acero,la madera y el aluminio. En la mayor parte de los casos se utilizan perfiles de aluminio extruído, cuyasventajas radican en:
- Ligereza. El aluminio pesa 3 veces menos que el hierro y, además, los perfiles pueden tenerespesores más reducidos, con el consecuente ahorro de masa.
- Resistencia a los agentes atmosféricos. En la mayoría de los casos la propia oxidación natural delaluminio ya constituye una autoprotección.
- Estética. Permite diseños y acabados superficiales muy elaborados e innovadores.
1. Presentación de la publicación
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DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
La ventana es un elemento arquitectónico de gran recorrido histórico que se inicia en el momento en que la arquitectura
se plantea la necesidad de practicar aberturas en los muros ciegos para iluminar y ventilar los locales interiores.
En el siglo XIX se suceden una serie de innovaciones tecnológicas en los procesos de producción industrial del vidrio y de
los metales que traen, como consecuencia, un gran salto conceptual en la arquitectura de las fachadas: la ventana deja de
ser una anécdota singular en la fachada ciega y maciza para convertirse en el sistema general de fachada, donde la
transparencia es lo normal y el paramento ciego la excepción.
Fotografía: vista interior de la Casa de las Palmeras (Edificio de Decimus Burton y Richard Turner 1844 – 1848). Los tradicionales
invernaderos de los jardines de la aristocracia del norte de Europa de los siglos XVII y XVIII se convierten durante la segunda mitad
del siglo XIX en el mejor exponente de la experimentación sobre las nuevas posibilidades técnicas de la combinación del vidrio con
los metales.
Fuente: Arquitectura del siglo XX. Peter Gössel y Gabriela Leuthäuser. Ed. Taschen . Köln 1991
1.2. Breve recorrido histórico: de la ventana a la fachada.
Contemporáneamente, en la edificación residencial e industrial se generaliza el uso del hormigón y el acero por lo
que los entrepaños delimitados entre las barras estructurales aparecen como diáfanos y se crea la necesidad de
utilizar otras soluciones de cerramiento no estructural. Este es el momento en que el vidrio toma la delantera y se
posiciona como el material más adecuado para resolver la nueva piel del edificio. Debido a que la carpintería de madera
no le puede otorgar las nuevas prestaciones que se requieren en cuanto a resistencia, rigidez, estanqueidad y
durabilidad, la perfilería de metal toma el relevo abiertamente.
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Fotografía: vista del Fair Store de Chicago (Edificio de William Lebaron Jenney 1879). Los primitivos edificios de oficinas que se erigen
en los barrios de negocios de las prósperas ciudades norteamericanas se levantan con estructura de acero y los entrepaños se
pueblan de ventanas, que semejan una repetición de las ventanas individuales de los edificios residenciales de las ciudades europeas.
Fuente: Arquitectura del siglo XX. Peter Gössel y Gabriela Leuthäuser. Ed. Taschen . Köln 1991.
1. Presentación de la publicación
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DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
Simultáneamente y a pequeña escala se realizan los primeros ensayos, tanto técnicos como estéticos, de las posibilidades
que ofrece la nueva tecnología, acompañando siempre los nuevos usos comerciales, administrativos y de exhibición que
emergen en la ciudad "fin de siécle".
Finalmente será la propia edificación industrial la que rompa moldes y presente las primeras fachadas realizadas íntegralmente
con metal y vidrio. En las imágenes fotográficas de época se intuye que los proyectistas de las nuevas fachadas ligeras de
vidrio y metal avanzaban más invadidos de ilusión que de conocimiento puesto que no se disponía de experiencia suficiente
para conocer con precisión la repercusión de estos cambios en el conjunto del edificio.
Fotografía: vista del Almacen Tietz en Berlín (Edificio de Sehring y Lachmann 1899). Los edificios destinados a grandes almacenes
comerciales son un gran escaparate propicio al uso y difusión de la arquitectura del vidrio aun cuando, desde nuestra óptica actual,
presenten un gran contraste estético entre un mundo ornamental que desaparece y la nueva arquitectura industrializada que emerge.
Fuente: Arquitectura del siglo XX . Peter Gössel y Gabriela Leuthäuser. Ed. Taschen. Köln 1991.
1. Presentación de la publicación
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Sin embargo, la extensión de la edificación residencial es enorme y su inercia frente a la innovación mayor, por lo que
transcurrirán décadas antes de materializarse las primeras realizaciones residenciales que ostenten partes significativas
de la fachada realizadas con vidrio y metal.
Excepción a esta constatación histórica son las sorprendentes vidrieras del modernismo que inundaron de luz y color
los interiores de las ciudades industriales burguesas europeas al inicio del siglo XX.
Fotografía: vista del Asilo del Ejército de Salvación en París (Edificio de Le Corbusier y Pierre Jeanneret 1929-1933). Los arquitectos audaces y observadores
como el suizo Le Corbusier advierten rápidamente que lo que está sucediendo en las nuevas fachadas de cristal también compete a los edificios residenciales.
Intuye en sus escritos que ello conlleva una desmaterialización de la fachada y que por ello los nuevos arquitectos deberán reformular su lenguaje compositivo
incorporando nuevos valores distintos al volumen y la textura, como el color, el brillo, el reflejo o la transparencia.
Fuente: Arquitectura del siglo XX . Peter Gössel y Gabriela Leuthäuser. Ed. Taschen. Köln 1991.
Fotografía: vista de la factoría Eisenwerk Manchen AG. (1903). En estas imágenes, que ya han cumplido su primer siglo de existencia, se presencia el bautismo
en la edificación de la actual tecnología del vidrio y el metal que continua siendo el mejor exponente de la construcción del siglo XX.
Fuente: Arquitectura del siglo XX. Peter Gössel y Gabriela Leuthäuser. Ed. Taschen . Köln 1991.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
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No obstante, donde la fachada ligera ha adquirido su carta de naturaleza ha sido en el edificio de oficinas de mediana y gran
altura, en el cuál no se plantea actualmente ninguna otra alternativa de fachada cuya base conceptual no ostente el vidrio y
el metal.
Las nuevas fachadas ligeras van incorporando, sobre esta base de vidrio y metal, otros elementos complementarios como
los “screens” o la vegetación.
Fotografía: vista del Lever Brothers Company en Nueva York (Edificio de Skidmore, Owings & Merill. 1951-1952) La
fachada de metal y vidrio ya es una logro sin vuelta atrás. No tan solo por la normalidad que adquiere su visión, sino
por su economía, prestaciones, fiabilidad y rapidez de ejecución. Ya forma parte del paisaje urbano central de las
ciudades de occidente.
Fuente: Arquitectura del siglo XX . Peter Gössel y Gabriela Leuthäuser. Ed. Taschen . Köln 1991.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
2.1 El aluminio.
El aluminio es el tercer elemento más abundante en nuestro planeta, constituyendo aproximadamente el 8%
de la composición de la superficie terrestre. Únicamente el oxígeno y el silicio son elementos más
abundantes que el aluminio. Actualmente ningún otro metal está siendo tan utilizado por el hombre.
El mineral del que se extrae el aluminio recibe el nombre de bauxita. Su descubrimiento tuvo lugar en 1821 cerca
del pueblo de Les Baux en el sur de Francia y posteriormente ha sido encontrado en la totalidad de los
continentes. Las reservas mundiales conocidas se estiman en más de 40.000 millones de toneladas de mineral.
El aluminio no está presente en la naturaleza directamente en forma de metal, sino de óxido (Al2O3). La
bauxita, de textura terrosa y color rojizo, posee más de un 40% de alúmina (óxido de aluminio), la cual está
mezclada con otros óxidos minerales tales como el sílice, óxido de hierro, titanio, etc.
El proceso para obtener el metal a partir de la bauxita se divide en dos fases:
1. Extracción de la alúmina a partir de la bauxita según el procedimiento de Bayer.
2. Electrólisis de la alúmina para obtener el aluminio.
En términos cuantitativos, es preciso dejar claro que para obtener 1 tonelada (Tn) de aluminio se requieren
2 Tn de alúmina, para las cuales a su vez, se necesitan 5 Tn de bauxita.
Para que su explotación sea rentable con la tecnología
actual, es preciso que la bauxita contenga en su
composición al menos un 30% de alúmina y que el
yacimiento sea fácilmente accesible. La producción de
aluminio a part ir de la bauxita requiere grandes
cantidades de energía por lo que las fábricas de
fundiciones están localizadas mayoritariamente en
países con bajos costes de energía y además, por
motivos ecológicos, se otorga preferencia al uso de la
energía de or igen h idroeléctr ico puesto que es
renovable.
1. Extracción de la alúmina
El procedimiento para aislar la alúmina respecto los otros componentes de la bauxita consiste en triturar
ésta para obtener un polvo fino, el cuál se mezcla posteriormente con sosa cáustica líquida y se calienta
finalmente la mezcla a baja presión. Posteriormente se procede a la calcinación de esta alúmina obtenida
mediante hidrólisis y decantación. Finalmente se filtra el conjunto resultante para detener las impurezas.
La solidificación de la alúmina se consigue mediante precipitación, es decir, se conjuntan los cristales y se le
extrae la humedad a muy alta temperatura obteniendo así un polvo blanco. Es la alúmina calcinada.
15
Figura 2.1.1. Yacimiento de bauxita.
BAUXITA ALÚMINA
2 De los materiales a los productos
16
2. De los materiales a los productos
2. Electrólisis
La electrólisis es un procedimiento que permite descomponer la alúmina en sus elementos químicos
componentes que son aluminio y oxígeno.
La reacción tiene lugar en unas cubas especiales, donde se alcanzan temperaturas muy elevadas (900-
1000ºC). No obstante, la temperatura de fusión de la alúmina sería aún mayor (1800ºC) pero se
consigue rebajarla mezclando la alúmina con fluoruro de sodio (criolita), que actúa de fundente.
Una intensa corriente eléctrica pasa a través de la mezcla fundida, descomponiéndola en oxígeno y
aluminio. El metal fundido se deposita en el polo negativo (cátodo) del fondo de la cuba, mientras que
el oxígeno se acumula en los electrodos de carbono (ánodo).
Así, mediante la electrólisis se logra separar el oxígeno y se obtiene aluminio metal puro, con un grado
de pureza que oscila entre el 93,3% y 99,8%.
El aluminio puro se puede alear con otros metales obteniendo así aluminios con diversidad de
características mejoradas como la resistencia a la corrosión y las características mecánicas. Estas
aleaciones se pueden presentar comercialmente en diversos formatos (lingotes para la fundición,
tochos para la extrusión, etc.).
2.1.1 Propiedades básicas del aluminio.
El aluminio presenta unas evidentes ventajas que lo distinguen del resto de materiales:
-Es ligero. A igualdad de volumen el aluminio pesa una tercera parte del acero.
-Es un buen conductor de la electricidad.
-El aluminio puro tiene unas propiedades mecánicas limitadas, pero sus aleaciones le permiten alcanzar
valores adecuados para el uso en la construcción.
-Es resistente a los agentes atmosféricos. El aluminio y la mayor parte de sus aleaciones no se corroe.
En el caso de hacerlo es en pequeña cantidad puesto que en su proceso de oxidación se autoprotege por
medio de la propia capa o lámina estable de alúmina que se forma fruto de la oxidación.
-El aluminio presenta buena plasticidad y formabilidad. No sólo puede ser sometido a variados tipos de
transformaciones plásticas, como por ejemplo el plegado, sino que también pueden elaborarse en
diferentes tipos de fundición, extrusión, laminado, etc.
-Tiene una buena conductividad térmica.
Su metalurgia fue desarrollada en 1.886, simultáneamente por el francés Heroult y el norteamericano Hall.
En el caso de las fachadas ligeras, y en general en el campo de la construcción, sólo se utiliza la serie
6000 y más concretamente la aleación 6063 por reunir los requisitos adecuados tanto por sus propiedades
mecánicas como por sus posibilidades en acabados superficiales desde un punto de vista estético. También
se utiliza, aunque en menor medida, la aleación 6060.
Figura 2.1.2. Obtención del aluminio: extracción de la alúmina y electrólisis.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
17
2.1.2 Extrusión del aluminio.
El proceso industrial para la fabricación de perfiles de aluminio con destino al sector de la carpintería metálica y
más concretamente de las fachadas ligeras consta, a grandes rasgos, de dos fases: la fundición y la extrusión.
1. FUNDICIÓN: Es la fabricación del material base.
Según a qué uso se destine el perfil comercial de aluminio, la composición química de su aleación diferirá ligeramente.
Por tanto, la fabricación del material base debe ajustarse para adaptarla a las necesidades de la posterior aplicación
constructiva.
La obtención de las diversas aleaciones de aluminio se efectúa en la fundición mediante fusión de lingotes de
aluminio puro, de aleaciones de Al-Mg-Si y de chatarra de aluminio procedente de los residuos generados en las
plantas de extrusión.
Como ya se ha citado, las aleaciones utilizadas en el campo de la construcción corresponden a la serie 6000,
concretamente las aleaciones 6060 y 6063. Su composición química de acuerdo con la Norma UNE-EN 573-3 es la
siguiente:
Aleación 6063:
Aleación 6060:
PROPIEDADES FÍSICAS DE LA ALEACIÓN 6063 SEGÚN UNE 38337
DENSIDAD
Kg/dm3
COEFICIENTE DE
DILATACIÓN POR ºC
(20º-100ºC)
CONDUCTIVIDADTÉRMICA
RESISTIVIDAD MÓDULO ELÁSTICO
W/mK cal/cm·s·ºC µ·Ω·cm2/cm MPa
2,70 23,5x10-6
En estado T5209 0,50
En estado T6201 0,48
3 (en estado 0)3,1 (en estado T5)3,3 (en estado T6)
68 600
PROPIEDADES FÍSICAS DE LA ALEACIÓN 6060 SEGÚN UNE 38350
DENSIDAD
Kg/dm3
COEFICIENTE DE
DILATACIÓN POR ºC
(20º-100ºC)
CONDUCTIVIDADTÉRMICA
RESISTIVIDAD MÓDULO ELÁSTICO
W/mK cal/cm·s·ºC µ·Ω·cm2/cm MPa
2,70 23,5x10-6 3,3 (en estado T5) 69 000201 0,48
Composiciónquímica %
Nominal
Tolerancias
0,4
0,2-0,6
-
0,35
-
0,10
-
0,10
-
0,45-0,9
-
0,10
-
0,10
-
0,10
-
0,05
-
0,15 Resto
Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Otros
Cada Total
Al
mínimo
Composiciónquímica %
Nominal
Tolerancias
0,4
0,3-0,6
-
0,10-0,30
-
0,10
-
0,10
-
0,35-0,6
-
0,05
-
0,15
-
0,10
-
0,05
-
0,15 Resto
Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Otros
Cada Total
Al
mínimo
18
2. De los materiales a los productos
Para la obtención en una fundición del material base se sigue el proceso siguiente:
- Fusión de la materia prima
- Homogeneizado de la aleación
- Colada o solidificación del material
- Estabilización de las barras
- Corte a medida de las barras
La comprobación de la composición química de una
aleación se efectúa mediante un análisis espectográfico.
Una vez confirmada se procede a solidificar el material
en forma de barras cilíndricas, denominadas TOCHOS,
que presentan un diámetro y longitud variables en
función de la prensa de extrusión a utilizar y del perfil
a extrusionar.
En general los TOCHOS tienen longitudes que oscilan
entre 3 y 6 metros y diámetros que oscilan entre 130 y
300 mm.
2. EXTRUSIÓN: Es la fabricación del propio perfil.
A la máquina de extrusionar se la denomina PRENSA y
se clasifica de acuerdo con la fuerza máxima que puede
ejercer el pistón. Dicha potencia se expresa en toneladas
(Tn).
Perf i les cerrados Perf i les abiertos
Figura 2.1.2.2. Prensa.
Figura 2.1.2.1. Tochos.
La matriz es la pieza base del proceso de extrusión y su forma más sencilla consiste en un disco de acero
templado en el que se ha practicado un orificio que reproduce la forma del perfil que se desea extrusionar.
Se dispone de matrices planas para obtener perfiles abiertos y también de matrices puente para obtener
perfiles cerrados. Estas últimas constan de una matriz con la forma exterior del perfil y una pieza puente
con la forma interior del perfil.
Figura 2.1.2.3. Ejemplos de perfiles cerrados y abiertos.
Previamente a ser extrusionado, el TOCHO se calienta en unos hornos de precalentamiento hasta alcanzar una
temperatura aproximada de 500º C. Una vez estabilizada la temperatura en toda la barra, ésta es extraída del horno
y colocada en la PRENSA, donde es presionada mediante un pistón contra la matriz.
Figura 2.1.2.4. Matriz.
Por efecto de la presión ejercida por el pistón y gracias al estado semiplástico del tocho de aluminio, el material
fluye a través de la matriz adoptando la figura de la misma y dando origen al perfil. Una vez enfriado el perfil se
procede a enderezarlo, estirándolo por medios mecánicos, y se corta después a la longitud comercialmente solicitada.
Figura 2.1.2.5. Ciclo de extrusión.
Las propiedades físicas y mecánicas de dicho perfil se mejoran mediante un tratamiento térmico de envejecimiento
artificial que consiste en:
- Calentar el perfil uniformemente a una temperatura controlada, normalmente entre 160 y 190ºC.
- Mantener esta temperatura durante un periodo de 4 a 6 horas.
- Enfriar posteriormente el perfil por aire.
De esta forma se obtienen perfiles con tratamiento superficial T5, que garantiza un buen acabado superficial libre
de rayas de matriz, manchas y cualquier otra imperfección.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
19
Tª Tª
20
2. De los materiales a los productos
En resumen, el proceso de extrusión consta de las siguientes etapas:
1. Calentamiento del tocho2. Corte en caliente del tocho3. Colocación de la matriz en la prensa de extrusión propiamente dicha4. Extrusión propiamente dicha por presión del pistón sobre el tocho5. Enfriamiento del perfil a la salida de la prensa6. Corte del material7. Estirado y enderezado del perfil8. Control de calidad dimensional y control de calidad del estado superficial9. Corte a medida de los perfiles10. Colocación de los perfiles en contenedores para entrar en el horno de tratamiento térmico
El aluminio en carpintería requiere unas propiedades físicas y mecánicas muy determinadas, que se caracterizanespecialmente por el tipo de dureza superficial. Un método para determinar la dureza es mediante laevaluación de la resistencia que oponen los cuerpos a dejarse penetrar por otros más duros. Entre este tipode ensayos cabe destacar los más empleados industrialmente, que son: Brinell, Vickers y Rockwell.
El ensayo de dureza Brinell es adecuado para materiales blandos y semiduros. Consiste en comprimir una bolade acero duro, de 10mm de diámetro, sobre la superficie del material a ensayar durante un tiempo determinado.
En el ensayo de dureza Vickers el penetrador es una pirámide regular de base cuadrada, de diamante, cuyascaras laterales forman un ángulo de 136º.
El ensayo de dureza Rockwell se ideó para medir la dureza más rápidamente que con los ensayos Brinell yVickers. Este sistema es menos preciso que los dos anteriores pero muy rápido y fácil de realizar. Sirve tantopara materiales duros como blandos.
Una planta de extrusión debe contar con un taller anejo de matricería ya que al terminar el proceso deextrusión, debe ponerse a punto de nuevo la matriz para poder ser utilizada así en una nueva extrusión. Estapuesta a punto comporta las siguientes operaciones:
- Desmontaje de la matriz situada en el portamatrices- Eliminación del aluminio residual solidificado y adherido a ella mediante un baño de sosa caliente- Limpieza con la máquina de chorreado- Retoque y pulido así como verificación de su estado (dimensiones, forma, fisuración, etc.)- Nitrurado- Protección- Almacenaje
Figura 2.1.2.6. Proceso de extrusión.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
21
2.1.3 Tratamientos superficiales finales.
El aluminio es un material que tiene una gran afinidad
con el oxígeno. Por ello, al estar en contacto de forma
continua y directa con el oxígeno atmosférico, se auto-
recubre de una capa natural y continua de óxido de
aluminio, que en la mayoría de los casos es capaz de
detener el principio de corrosión puesto que el óxido
resultante es estable e impermeable al oxígeno.
Sin embargo, esta oxidación natural del aluminio no
proporciona una capa superficial con garantías adecuadas
para su empleo arquitectónico exterior en lugares
expuestos, donde la apariencia junto con la resistencia
a la abrasión, la corrosión y la erosión son factores
determinantes de la calidad del producto colocado. Para conseguir conjuntamente todas estas características es
preciso recurrir a unos procesos industriales de tratamiento superficial del aluminio como son el anodizado y el
lacado.
2.1.3.1 Anodizado.
El aluminio es, como cualquier otro metal, sensible al proceso de oxidación ambiental. Este proceso espontáneo
produciría manchas aleatorias, que afectarían negativamente la estética de los perfiles. Se puede definir pues el
proceso de anodizado como una oxidación controlada, acelerada y uniforme de la capa más superficial del perfil,
por medio de un proceso electroquímico.
La oxidación anódica o proceso de anodizado es un tratamiento electrolítico destinado a producir aceleradamente
capas de óxido de mayor espesor, uniformidad, estabilidad y diferente estructura de las que ya se formarían
espontáneamente en la superficie del aluminio.
El proceso de anodización se puede dividir en tres etapas básicas: pretratamiento, tratamiento y postratamiento.
El pretratamiento comprende inicialmente el desengrase del material en estado de suministro. Entre las diferentes
opciones conocidas para el desengrase del material mediante inmersión la más extendida es la utilización de un
producto comercial consistente en una solución alcalina compuesta por agentes humectantes, emulsionantes,
solubilizantes, saponizantes y secuestrantes, durante un tiempo de inmersión de 3 a 5 minutos.
La operación siguiente al desengrase de la superficie es el decapado obtenido como resultado de un fuerte ataque
químico al entrar en contacto el perfil con soluciones fuertemente alcalinas. Se utiliza generalmente el hidróxido
de sodio con un aditivo comercial inhibidor de la formación de depósitos duros y con propiedades detergentes. El
tiempo de inmersión es de 5 a 10 minutos.
A consecuencia de la fina capa formada por partículas metálicas y óxidos que permanecen adheridos en la superficie
del aluminio al salir del baño decapante se hace imprescindible un tratamiento posterior de remoción de dicha
película. A esta nueva operación se la denomina neutralizado y se lleva a cabo mediante la inmersión en una solución
que contenga ácido nítrico.
Una vez superados los pasos anteriores, los perfiles extruídos ya se encuentran listos para ser sometidos a la
conversión de su superficie: la formación de una capa de óxido anódica. El tratamiento anódico es un proceso
electroquímico en el que el aluminio que va a ser tratado se hace eléctricamente positivo (ánodo) y se sumerge en
un electrolito adecuado. Este proceso mejora notablemente la capacidad natural del aluminio de reaccionar con
el oxígeno. Cuando se aplica una corriente eléctrica se libera oxígeno del propio electrolito dirigiéndose al ánodo
donde reacciona con la superficie del aluminio, formando una película de óxido de aluminio. Esta película de óxido
se conoce como capa anódica. La reacción química continúa mientras dura el paso de corriente. A medida que se
forma el óxido de aluminio, el electrolito tiende a disolverlo. Por consiguiente, la capa se vuelve porosa y aumenta
Figura 2.1.3.1. Proceso industrial de tratamiento superficial del aluminio.
22
2. De los materiales a los productos
su espesor. El electrolito penetra en los poros, permitiendo el paso de corriente y la formación continua de
una película de óxido porosa en la interfase del metal. Esta película interfásica se conoce como capa barrera
y puede presentar billones de poros por centímetro cuadrado. La porosidad y el espesor de la capa son
factores importantes en la determinación de las propiedades finales del anodizado. Esta capa de anodizado
es el resultado del tratamiento anódico del aluminio, en un electrolito (en la mayoría de los casos ácido
sulfúrico entre el 15 y el 20 %) cuando una corriente directa, a suficiente voltaje, circula a través de la celda
electrolítica que se establece al utilizar como cátodo el mismo tipo de aleación de aluminio. El flujo de
corriente adecuado para la obtención de la capa anódica corresponde a una intensidad entre 1,0 y 1,5 Amperios
por decímetro cuadrado, que requiere un voltaje de entre 13 y 17 voltios.
La capa del aluminio ya anodizado tiene que ser sometida a un tratamiento final, postratamiento, para la
eliminación de su propiedad absorbente con el objetivo de garantizar la estabilidad química de la capa
protectora frente a ciertos medios, y garantizar la estabilidad de color frente a la luz. Esta operación final
se denomina sellado y con ella se aumenta la resistencia a las manchas y a la corrosión de dicha capa.
El sellado consiste en un tratamiento de hidratación aplicado a los recubrimientos anódicos de óxido después
de la oxidación, con el fin de reducir la porosidad y, por tanto, la capacidad de absorción del recubrimiento.
Los valores mínimos del espesor de la capa anódica recomendados están en función de la agresividad
atmosférica y se conocen con el nombre de CLASE, atendiendo a la nomenclatura facilitada por el EWAA-
EURAS (QUALANOD), que es el sello de calidad más común que garantiza el anodizado en todo su proceso.
Las clases de espesor son:
Las clases 5 y 10 se reservan para aplicaciones en interiores y las clases 15, 20 y 25 se utilizan para
exposiciones exteriores. La elección de la clase viene definida por el arquitecto y/o proyectista en función
de la exposición de la obra y de la agresividad ambiental.
QUALANOD es la Asociación Europea responsable de la Marca de Calidad propia de la
industria del anodizado. Está sostenida por la Asociación Europea del Aluminio
Transformado, EWAA, y por la Asociación Europea de Anodizadores EURAS.
Actualmente el sello EWAA-EURAS está englobado dentro de la Marca QUALANOD que
es de rango internacional.
Todos los perfiles deberían ser anodizados por sociedades que posean la licencia o estén amparados por
la marca de calidad, EWAA-EURAS (QUALANOD).
Todos los Anodizadores que disponen de este sello están obligados, y así deben regirse, en todo su proceso
productivo por las directrices que de estos organismos emanan tanto en lo concerniente a controles ( de
sellado, de micrage, de diferencias de tonalidades etc.) como en lo concerniente a garantías.
Con objeto de asegurar el cumplimiento de las garantías de calidad exigidas, los perfiles anodizados deben
someterse y superar durante su proceso de fabricación los siguientes ensayos de control:
- Control de sellado
- Control de espesor
- Control de diferencias de tonalidad
Las empresas que disponen de estos sellos de calidad pueden garantizar que sus perfiles son tratados según
las directrices de la marca de calidad EWAA-EURAS (QUALANOD) y visados por ASESAN (Asociación Española
de Anodizadores).
Clase 5 Implica que el espesor medio mínimo es de 5 µ
Clase 10 Implica que el espesor medio mínimo es de 10 µ
Clase 15 Implica que el espesor medio mínimo es de 15 µ
Clase 20 Implica que el espesor medio mínimo es de 20 µ
Clase 25 Implica que el espesor medio mínimo es de 25 µ
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
23
Documentos acreditados:
Precertificado de intenciones para anodizado. Documento por el cual se garantiza que los materiales de un pedidoconcreto serán anodizados en plantas poseedoras de la licencia de la marca de calidad EWAA-EURAS (QUALANOD),debiendo ser refrendadas posteriormente por un certificado de calidad conforme los materiales han sido tratadosen dichas plantas y visados por ASESAN.
Certificado de calidad. Documento por el cual se certifica que los materiales de un pedido o de una obra concreta hansido tratados según la clase (micras) y el color definidos por la dirección facultativa, siempre según las directricesde la marca ASESAN.
2.1.3.2 Lacado.
El tratamiento de lacado consiste en proteger la superficie de los perfiles de aluminio con una capa de pinturaaplicada, bien en polvo o bien líquida.
Pintura líquida: Tiene como vehículo de aplicación del recubrimiento un disolvente, el cual debe evaporarse paraobtener posteriormente la capa protectora de resina pigmentada.
Pintura en polvo: Se aplica pulverizando un polvo de resina que se deposita electrostáticamente hasta obtener elespesor de capa protectora de resina pigmentada. Finalmente, la capa se endurece en el horno.
En España se utiliza, casi exclusivamente, el proceso de pintura en polvo para el lacado de perfiles destinadosal sector de la construcción. El proceso industrial más habitual consiste en:
- Desengrasado de los perfiles mediante inmersión en un baño con productos medianamente alcalinos. Es elmismo tratamiento ya descrito para el anodizado.
- Aclarado con agua desmineralizada para eliminar los posibles sobrantes.
- Decapado con productos fuertemente alcalinos para obtener una superficie más uniforme del aluminio. Es elmismo proceso que en el caso del anodizado.
- Neutralizado, igual que en el anodizado.
- Cromatizado. Tratamiento con soluciones acuosas que contienen iones hexavalentes de cromo aplicado paraasí formar una capa protectora.
- Lavado con agua desmineralizada y desionizada, y posterior secado en el horno para que los perfiles lleguensecos a la cabina de pintura.
- Cabina de pintura donde se pulverizan los perfiles con polvo de resina de poliéster. Al abandonar el polvo laspistolas de proyección, las partículas pulverizadas se cargan eléctricamente por acción de un campo eléctrico
Figura 2.1.3.2.2. Aplicación de pintura en polvo.Figura 2.1.3.2.1. Lacado.
24
2. De los materiales a los productos
positivo. Dado que los perfiles de aluminio están conectados a tierra con un potencial negativo, el polvo
es atraído y se deposita sobre las superficies de los perfiles.
- Horno de polimerización. Una vez aplicado el polvo sobre los perfiles, éstos pasan al horno donde se
realiza el termoendurecimiento de la resina alcanzando una temperatura de 200º C. El recorrido de los
perfiles por el interior del horno dura unos 30 minutos. Este tratamiento térmico produce la fusión de
las partículas de polvo proporcionando una película protectora uniforme.
Los espesores de capa que se obtienen son generalmente muy uniformes, con valores que oscilan entre 60
y 80 micras como exigen las directrices marcadas por QUALICOAT.
QUALICOAT es una Marca de Calidad Europea que exige y determina qué es un
buen lacado del aluminio. Además, controla los procesos industriales mediante
los ensayos necesarios entre sus asociados. En España esta marca está
homologada por los Ministerios de Fomento y Medio Ambiente como marca reconocida para el lacado del
aluminio destinado a la arquitectura.
La Asociación Española ASELAC es la Licenciataria General para España de esta Marca Europea de Calidad.
2.1.3.3 Otros procesos mejorados.
“Calidad Marina” es un proceso recogido dentro de los parámetros del sello QUALICOAT, que mejora las
prestaciones del lacado en ambientes muy agresivos como primera línea de mar, industriales, etc., que
consiste en aumentar el rebaje de la superficie del material de 0,8 gr/m2 a 2 y 4 gr/m2, lo que beneficia la
penetración y agarre del cromatizado. El poceso está homologado por el sello QUALIMARINE.
“Fluorocarbonatados” o “PVDF” (laca en base fluoropolímeros 70:30) son sistemas multicapas que ofrecen
excelentes prestaciones ante el envejecimiento y la degradación del color debido a los rayos UV en ambientes
de alta agresividad. Por el contrario, la diversidad de colores está más limitada. El sistema contempla la
aplicación de 3 ó 4 capas: una primera inhibidora de la corrosión, eventualmente una capa adicional de
barrera, una capa de color y una última capa de barniz. La temperatura de horneado llega a los 240ºC. Este
producto debe cumplir las exigencias de la Norma AAMA 2605-98.
2.1.4 Corrosión del aluminio.
Los perfiles de aluminio utilizados en la construcción están expuestos a un cierto riesgo de corrosión, la
cuál no solo puede tener consecuencias estéticas sino también estructurales. Se pueden distinguir dos tipos
distintos de corrosión que pueden llegar a afectar gravemente al producto:
- Corrosión filiforme.
Es una corrosión que avanza desde el interior del perfil hacia el exterior. Tiene aspecto de filamentos y su
aparición generalmente se debe a una mala preparación de la superficie en la fase de cromatizado previo
al lacado. También puede aparecer la corrosión filiforme como consecuencia de la porosidad del recubrimiento
o de la falta de adherencia del mismo.
- Corrosión por par galvánico.
La corrosión galvánica ocurre cuando dos metales se ponen en contacto y ambos poseen potenciales eléctricos
diferentes, lo que favorece el comportamiento de un metal como ánodo y del otro como cátodo. A mayor
diferencia de potencial, el metal más activo será el que se comportará como ánodo.
En los muros cortina la posible aparición de par galvánico debe tenerse muy en cuenta tanto en los anclajes
como en las mechas puesto que generalmente ambos son de acero galvanizado, zincado o pintado, mientras
que el resto de uniones o tornillos son de acero inoxidable, de aluminio o de zamack, alternativas que no suelen
causar problemas. El par galvánico puede evitarse colocando separadores de materiales inertes (plásticos)
entre el aluminio y los otros metales, como puede ser el acero en el caso de los anclajes y de las mechas.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
25
2.2 El vidrio.
2.2.1 Características mecánicas.
Una luna de vidrio insertada en una fachada ligera puede estar sometida a esfuerzos mecánicos de diferentes tipos:axiales, torsiones, impactos y penetraciones.
La resistencia real de cada luna de vidrio presenta una gran dispersión de resultados respecto la resistencia teóricadebido a la importancia de los defectos microscópicos del material.
Los ensayos estadísticos proporcionan sin embargo los siguientes resultados orientativos:
2.2.1.1 Resistencia a compresión.
La rotura del vidrio a compresión es prácticamente imposible ya que su resistencia es muy elevada (10.000 daN/cm2).
2.2.1.2 Resistencia a tracción.
Los tratamientos térmicos posteriores del vidrio inciden notablemente sobre esta propiedad:- Vidrio recocido: 400 daN/cm2
- Vidrio templado: 1.000 daN/cm2
2.2.1.3 Resistencia a flexión.
En este caso se tiene una cara sometida a tensiones de tracción y la otra a tensiones de compresión. La resistenciaa rotura será la de la resistencia menor, que es la de tracción:- Vidrio recocido sin defectos visibles: 400 daN/cm2
- Vidrio templado: 1.000 daN/cm2
2.2.1.4 Tensiones de trabajo admisibles según la posición de la luna y el tipo de luna.
Las tensiones de trabajo admisibles se expresan en daN/cm2.
Posición vertical Posición inclinada Posición horizontal Posición horizontal
Vidrio no Vidrio sometido Vidrio sometido a Vidrio sometido a sometido a parcialmente a tensiones tensiones tensiones tensiones permanentes permanentes
permanentes permanentes (Ambiente no (Ambiente húmedo-húmedo) Piscinas)
Recocido 200 150 100 60
Templado 500 375 250 250
Semi-templado 350 260 175 175
Templado-Serigrafiado 350 260 175 -
Laminado 200 150 100 100
Colado recocido 180 135 90 90
Colado templado 400 300 200 200
Armado 160 120 80 -
Fuente: Ariño
Otras características físicas y mecánicas del vidrio son:
Características Símbolo Valor numérico y unidad
Densidad (a 18ºC) ρ 2500 daN/m3
Dureza 6 unidades (escala de Mohr)
Módulo de Young Ε 6,6x108 daN/cm2
Índice de Poisson µ 0.2
Calor específico c 0.72 x103 J/(kg.K)
Coeficiente medio de dilatación lineal entre 20 y 300ºC α 9x10-6 K-1
Nota: estos valores numéricos convencionales no son especificaciones precisas que deba cumplir estrictamente el vidrio, sino valores generalmenteaceptados para los cálculos cuando no se exige una gran precisión.
26
2. De los materiales a los productos
2.2.1.5 Procesos de transformación. Tipologías.
Con el fin de incrementar la resistencia mecánica y, como consecuencia también, la seguridad a la rotura, serecomienda hacer un pulido sobre los bordes de los vidrios. Los tipos de cantos más utilizados son los siguientes:
Arista arenada Canto pulido industrial plano
Los principales procesos de transformación del vidrio actualmente disponibles en el mercado son: corte, pulido,manufacturas, serigrafiado, templado, curvado, deposición metálica, laminado y doble acristalamiento. Acontinuación se describen someramente las distintas tipologías de vidrios existentes en el mercado:
Vidrio Templado
El templado térmico es el tratamiento más convencional y consiste en calentar el vidrio hasta una temperaturapróxima a la de su reblandecimiento para, a continuación, enfriarlo bruscamente, haciendo incidir sobre susuperficie aire más frío y a una presión controlada. De este modo la superficie del vidrio se contrae rápidamentey queda sometida permanentemente a tensiones de compresión, mientras que el interior del vidrio queda sometidopermanentemente a tensiones de tracción. Las intensidades de estas tensiones varían de acuerdo con la intensidaddel gradiente térmico que se estableció en el momento de su enfriamiento, con lo que se pueden obtener vidriostemplados o bien simplemente termoendurecidos.
Los vidrios templados presentan un notable aumento de la resistencia mecánica, una mayor resistencia al choquetérmico y, por tanto, en general una mayor seguridad al uso. Se pueden realizar posteriormente manipulacionesde manufactura y serigrafiado.
Vidrio termoendurecido
Los vidrios termoendurecidos consiguen un incremento, también evidente, de la resistencia mecánica, pero nose consideran un producto de seguridad ya que en caso de rotura, los trozos resultantes son aún de una dimensiónapreciable y pueden ocasionar daños a las personas próximas. En el proceso de su transformación el enfriamientoes mucho más lento, por lo que las tensiones superficiales inducidas son inferiores y, por tanto, tienen unaresistencia mecánica más baja que los templados.
Vidrio convencional Vidrio termoendurecido Vidrio templado
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
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Vidrio templado químicamente
En este caso la generación de las tensiones adicionales se produce por una modificación superficial de la composiciónquímica del vidrio. Existen dos procedimientos diferentes:
- Creación de capas superficiales con menor coeficiente de dilatación que el vidrio base. El recubrimiento se llevaa cabo a temperaturas superiores a la de la relajación del vidrio y, cuando éste se enfría, la parte interior se contraemás que la superficie quedando ésta sometida a compresión.
- Intercambio superficial de iones del vidrio por otros de mayor tamaño. En este caso la compresión se produce porla sustitución de iones alcalinos de la superficie por otros más voluminosos. Este proceso de cambio debe producirsea una temperatura inferior a la de reblandecimiento del vidrio.
Vidrio Laminado
Se obtiene al unir varias lunas simples mediante láminas interpuestas de butiral de polivinilo (PVB), que es un materialplástico con muy buenas cualidades de adherencia, elasticidad, transparencia y resistencia. La característica mássobresaliente del vidrio laminado es la resistencia a la penetración, por lo que resulta especialmente indicado parausos con especiales exigencias de seguridad y protección de personas y bienes. Ofrece también buenas cualidadesópticas, mejora la atenuación acústica y protege contra la radiación ultravioleta.
Vidrio coloreado en masa (parsoles)
Es un vidrio al cual, durante el proceso de fabricación, se le han añadido óxidos metálicos que le dan un color característicomás oscuro con el consiguiente aumento de su capacidad de absorción de la energía lumínica incidente. El vidriocoloreado se utiliza fundamentalmente como luna de protección solar. Debido a su gran absorción de energía solar esnecesario su templado para evitar la rotura por choque térmico.
Vidrio Templado-Laminado
Otra posibilidad es primero templar el vidrio para poder proceder a sumanufacturación y luego laminarlo. Lo que se pretende conseguir con estacombinación es reunir todas las cualidades que aportan ambos sistemas detratamiento (mejor resistencia mecánica, mayor seguridad, realización demanufacturas, etc.). Este tipo de tratamiento combinado ofrece más resistenciamecánica y, por lo tanto, resulta más seguro.
Vidrio recubierto con capas metálicas
El recubrimiento se obtiene depositando, sobre una de las superficies del vidrio, una o varias capas metálicas mediantebombardeo iónico en alto vacío. Este tratamiento se realiza a baja temperatura, por lo que no afecta a la planimetríainicial del vidrio. Estos tipos de vidrios brindan la posibilidad de tener un gran control sobre la transmisión de luz y deenergía, y al mismo tiempo conseguir nuevos aspectos estéticos. En las zonas climáticas en las que el aire acondicionadoes necesario, es deseable rechazar buena parte de la energía radiante solar incidente. Los vidrios con multicapasmetálicas son la mejor solución actual para este propósito. También podemos combinar estos recubrimientos con eluso de vidrios coloreados en masa, lo que provoca que el color en reflexión cambie, dándose así un mayor rango decolores y propiedades de protección solar. Una clase especial de vidrios con capa la constituyen los vidrios de bajaemisividad en los que la capa metálica es prácticamente transparente a la radiación solar visible, reflejando en cambiola radiación del espectro infrarrojo. Esta característica permite una reducción importante de la ganancia energéticasolar, a la vez que mantiene un alto coeficiente de transmisión luminosa.
Vidrio serigrafiado
En estos vidrios se depositan, en una de sus caras, esmaltes vitrificables por el sistema de impresión serigráfica.Posteriormente, las lunas serigrafiadas se someten al proceso de templado. En dicha operación el esmalte quedavitrificado formando masa con el vidrio y adquiriendo las mismas propiedades que el vidrio templado normal, exceptosu resistencia al choque mecánico, la cual queda condicionada por la cantidad de superficie esmaltada, el espesor delos esmaltes, las dilataciones futuras, etc.
Fuente: Ariño.
2. De los materiales a los productos
28
Vidrio con cámara
Conjunto formado por dos o más lunas, separadas entre sí por una cámarade aire o algún otro gas deshidratado. La separación entre las lunas laproporciona un perfil de aluminio hueco en cuyo interior se introduce elproducto deshidratante. El conjunto permanece totalmente estanco graciasa un sellado que actúa de barrera contra la humedad. El segundo sellanteasegura la adherencia entre las dos lunas y la integridad del conjunto.
El conjunto presenta un bajo coeficiente de transmisión, lo cual disminuyemucho las pérdidas de calor con respecto los vidrios monolíticos. Por otraparte, la superficie interior del acristalamiento doble permanece siemprea una temperatura próxima a la de la habitación, aumentando así la sensaciónde confort para las personas que permanezcan junto a la ventana ydisminuyendo también el riesgo de condensaciones superficiales en régimende invierno.
Vidrio con doble acristalamiento TPS
Es un doble acristalamiento de nueva tecnología que mejora las prestacionesdel doble acristalamiento convencional, reemplazando el perfil de aluminioseparador por un perfil de material termoplástico (TPS).
el único que permite actualmente realizar el relleno de la cámara deshidratadacon gases de alto peso molecular en combinación con sellados mediantesilicona estructural. La formulación del TPS está basada en la combinaciónde poli-isobutileno, desecantes e inhibidores de ultravioleta. Como granventaja añadida se puede destacar que elimina el puente térmico al sustituir el separador metálico. El plástico TPS permite una mayor retención de losgases pesados y el sistema se caracteriza por una distribución más uniformede la temperatura en toda la superficie de la ventana. Asimismo, mejora elaislamiento acústico y el material es completamente reciclable.
En resumen, para la selección del tipo de vidrio adecuado el proyectista debe considerar los siguientes aspectos:
DIMENSIONES- Máxima y mínima posible.- Cálculo de espesores del acristalado según teoría de placas de Timoshenko.
ASPECTO- Reflexión luminosa. Color e intensidad en reflexión: vidrios parsoles, vidrios de capa superficial y vidrios
serigrafiados.
ILUMINACIÓN- Transmisión luminosa. Color e intensidad en transmisión: vidrios parsoles, vidrios de capa superficial y
vidrios serigrafiados.
SEGURIDAD- Protección de personas y bienes: vidrios laminados y vidrios templados.
CONFORT- Temperatura de la cara interior (control de condensaciones): vidrios con cámara y vidrios de baja emisividad.- Atenuación acústica y protección ultravioleta: vidrios laminados.
AHORRO ENERGÉTICO- Factor solar: vidrios parsoles, vidrios de capa superficial y vidrios serigrafiados.- Coeficiente de transmisión térmica: vidrios con cámara y vidrios de baja emisividad.
Fuente: Ariño.
Fuente: Ariño.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
29
2.2.1.6 Consideraciones para el cálculo del espesor del vidrio.El espesor del vidrio tiene que ser suficiente para soportar adecuadamente la carga prevista y controlar la flecha dela luna durante la aplicación de dicha carga. Generalmente el cálculo de espesor del vidrio se realiza mediante laformulación de la teoría de flexión pura de placas de Timoshenko.
Los datos previos necesarios para poder determinar el espesor del vidrio son los siguientes:
- Tipo de vidrio que se desea emplear- Emplazamiento, es decir, situación geográfica del edificio:
altura, situación climática, exposición al viento, etc.- Prestaciones técnicas- Tipo de enlace:
• Placa apoyada en los 4 lados• Placa apoyada en dos lados opuestos• Placa encastrada en un lado• Placa anclada puntualmente
- Ángulo de la fachada- Necesidad de mecanizados posteriores- Tipología de la fachada y la ventana
Para mayor información técnica sobre los productos del vidrio,consultar el “Manual del Vidrio” (Saint-Gobain Glass).
El cálculo analítico del espesor del vidrio es un procedimiento que debe ser determinado por el fabricante.
2.2.2. Propiedades ópticas y energéticas del vidrio.
Un vidrio se aprecia por su máxima transparencia, aunque en ningún caso ésta llega a ser total. Parte de la energía esreflejada y parte absorbida por el propio acristalamiento. Es necesario por tanto a la hora de cualificar un vidrio conocerlos siguientes parámetros:
Factor de transmisión luminosa: cociente entre el flujo de radiación visible transmitida al atravesar el vidrio y la radiaciónvisible incidente.
Factor de reflexión luminosa: cociente entre el flujo luminoso reflejado y el flujo luminoso incidente sobre el vidriomedido para una incidencia luminosa casi normal al plano del vidrio.
Transmisión de energía directa: porcentaje de la energía solar que atraviesa el vidrio en relación con la energía solarincidente.
Absorción energética: parte del flujo de la energía solar incidente que resulta absorbida por el vidrio.
Factor de transmisión total de la energía solar o Factor Solar: cociente entre la energía total que pasa a través de unacristalamiento y la energía solar incidente.
Coeficiente de transmisión térmica: parámetro que determina si es o no un buen aislante (un valor pequeño indica quees buen aislante térmico). Dicho coeficiente depende de las características intrínsecas del material, de su espesor, dela existencia de cámara de aire, así como del tratamiento superficial del vidrio. La simbología que utiliza el CódigoTécnico de la Edificación es UH,V y en el Sistema Internacional de Unidades (S.I.) se expresa en W/m2K.
Para más información consultar el “Cuaderno técnico: comportamiento energético de una fachada acristalada” (HydroBuilding Systems S.L.).
2.2.3. Puesta en obra.
La puesta en obra de los productos vítreos viene definida y regularizada según la norma UNE 85222:1985 “Ventanas,Acristalamiento y métodos de montaje”. Esta norma fija las medidas y holguras necesarias, especifica también lascaracterísticas y el método a utilizar para el correcto acristalamiento, así como el acuñado del acristalamiento queasegure una posición correcta del mismo. Todo ello con el fin de garantizar la estanquidad entre el material deacristalamiento y la perfilería.
Figura 2.2.1.6.1. Fachada ligera con predominio de vidrio.
2. De los materiales a los productos
30
2.3 Otros materiales y productos.
2.3.1 Los paneles ciegos.
2.3.1.1 Composición.
Los paneles opacos, dependiendo del diseño del edificio pueden llegar a formar también una parte importantede la fachada ligera. Los paneles utilizados más comunes están compuestos de las siguientes capas:
1. Cara exterior del panel. De ella depende el aspecto exterior del panel y su resistencia a los agentes
atmosféricos. Los materiales habitualmente utilizados son:
- Metales:
• Chapa de acero vitrificada
• Chapa de acero inoxidable
• Chapa de acero corten
• Chapa de cobre
• Chapa de aluminio (esmaltada al fuego, color natural, coloreada, anodizada, aluminio fundido, etc.)
- Tableros composites de madera y resinas para intemperie
- Placas de fibrocemento vitrificado
- Placas de laminados de alta presión HPL y compactos
- Placas de vidrio opaco
Figura 2.3.1.1.1. Fachada ligera con predominio de panel opaco.
2. Cara interior del panel. Los materiales habitualmente utilizados son:
- Chapa de aluminio
- Chapa de aluminio plastificada
- Tablero de madera
- Chapa de fibrocemento
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
31
3. Parte central del panel (aislamiento). A partir de las dos caras del panel se establece un sandwich que se rellena
interiormente con un producto aislante térmico. Los materiales habitualmente utilizados son:
- Aislantes vegetales:
• Corcho aglomerado
• Fibras de lino
- Aislantes minerales:
• Lana de vidrio
• Espuma de vidrio
• Poliestireno expandido
• Cloruro de polivinilo expandido
• Poliuretano expandido
2.3.1.2 Tipologías.
Encolados
La placa exterior y la placa interior se pegan al aislante para así obtener un panel rígido. Si el tipo de aislamiento
térmico empleado puede contribuir a la rigidez del conjunto, las placas delimitadoras pueden ser más delgadas. También
se consiguen almas rígidas utilizando estructuras interiores de nido de abeja realizadas con aluminio. La existencia de
barreras de vapor interpuestas vendrá condicionada por la naturaleza de cada material de aislamiento térmico respecto
a la difusión del vapor.
Figura 2.3.1.2.1. Panel ciego encolado.
2. De los materiales a los productos
32
Ensamblados mecánicamente
Cuando se desea realizar un panel que sea ventilado, la cara exterior no puede pegarse; entonces se recurre a la
unión de ambas placas mediante tornillos o pernos. En este caso el aislante interior se debe pegar o atornillar a la
placa interior.
Figura 2.3.1.2.2. Panel ciego ensamblado mecánicamente.
Fijados separadamente
En este caso, la placa exterior, la interior y el aislante, se fijan por separado e independientemente a la estructuraauxiliar. La perfilería de la estructura auxiliar debe estar preparada para esta situación.
Figura 2.3.1.2.3. Paneles fijados separadamente.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
33
2.3.2 Elementos de remate.
El plano de la fachada ligera debe plafonarse adecuadamente cada vez que se produce un encuentro entre ésta y otros
elementos del edificio. Tal es el caso de paso de forjados, los remates perimetrales, etc.
Figura 2.3.2.1. Detalle paso forjado.
2. De los materiales a los productos
34
Figura 2.3.2.2. Detalle de coronación.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
35
Figura 2.3.2.3. Detalles lateral, de entrega a tabiquería y de arranque inferior.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
37
A partir de los diversos productos industriales ya enunciados anteriormente, el arquitecto, conjuntamente con el industrial,
puede generar un sinfín de combinaciones posibles de fachadas ligeras.
Para comprender mejor los desarrollos alcanzados hasta el día de hoy en esta tecnología de construcción, se ofrece una
simple clasificación que puede ayudar al prescriptor a la hora de orientar sus decisiones y mantener un diálogo constructivo
con los agentes promotores y constructores de la futura obra de arquitectura.
3.1 Tipos arquitectónicos.
La fachada ligera es una tecnología muy flexible y completa que permite al proyectista personalizar su estilo arquitectónico
y así expresar de forma concreta su creatividad.
Los principales aspectos arquitectónicos que suelen adoptar las fachadas ligeras son:
1 TRAMA RETICULAR: La composición arquitectónica se caracteriza por el predominio simultáneo de las líneas horizontales
y verticales gracias a los módulos visualmente muy marcados y a las tapas exteriores, que pueden ser de distintas profundidades
o colores. Se pueden obtener ritmos distintos y variados entre sí según la modularidad adoptada y los perfiles concretos
elegidos.
3 De los productos al sistema de fachada
Según: Clasificación de las fachadas ligeras
Tipo
arquitectónico
Tipo de montaje
Tipo constructivo Muro cortina Fachada panel
Modular Convencional Semimodular
Trama
Reticular
Trama
Horizontal
Silicona
Estructural
Vidrio
Abotonado
Vidrio
Enmarcado
38
2 TRAMA HORIZONTAL: La utilización predominante de perfiles horizontales, incluso de mayor sección aparente,
combinada con unas juntas verticales muy poco marcadas, otorga un mayor protagonismo visual a la horizontalidad.
Con ello se consigue también fragmentar la imagen reflejada por el vidrio y dar un aspecto más dinámico al edificio.
3 TRAMA VERTICAL: Tiene la misma finalidad que la trama horizontal, pero a diferencia de aquella se resaltan
las líneas verticales creando una sensación dominante de esbeltez.
4 SILICONA ESTRUCTURAL: En este caso la estructura metálica auxiliar de la fachada ligera permanece
totalmente oculta detrás del vidrio puesto que las lunas no se hallan sujetas mecánicamente entre los perfiles
sino pegadas encima de ellos mediante un adhesivo específico: la silicona estructural. De esta forma la
fachada adquiere un mayor aspecto de inmaterialidad al predominar las reflexiones que proporciona el
vidrio.
3. De los productos al sistema de fachada
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
39
5 VIDRIO ABOTONADO: El vidrio adquiere un comportamiento mecánico autoportante y por ello puede ser sujetado
solamente de forma puntual (botones) sin necesidad de un recercado total. La sujeción del vidrio a la estructura
auxiliar, situada en un plano excéntrico, se realiza mediante una piezas metálicas articuladas en forma de araña.
La estanqueidad del plano de la fachada corresponde en este caso al vidrio y se consigue mediante el sellado a
testa de las lunas de vidrio. Estas fachadas crean una sensación de máxima transparencia y luminosidad gracias
a este original sistema de sujeción del vidrio.
6 VIDRIO ENMARCADO: Este tipo de fachadas se caracterizan por formar retículas de acristalados independientes,
enmarcadas por un expresivo perfil perimetral, creando así un ritmo repetitivo de estructuras suspendidas.
3.2 Tipos de montaje.
Atendiendo a su proceso de construcción, fabricación y montaje las fachadas ligeras se agrupan en dos
grandes procedimientos o sistemas aunque implícitamente también se admite un tercero, constituido por un
sistema híbrido entre los dos anteriores:
Sistema modular: este procedimiento de ejecución consiste en fabricar en el taller unos módulos totalmente
acabados, es decir, que incorporan los paneles ciegos de cerramiento, las ventanas y su correspondiente
acristalamiento. Generalmente, la altura de estos módulos coincide con la distancia entre forjados por lo que
cada módulo posee su propio anclaje y es constructivamente independiente del resto de módulos.
Sistema convencional: este procedimiento de ejecución consiste en fabricar en taller los perfiles montantes
y travesaños, con sus elementos de fijación y parte de los accesorios. En obra se realiza principalmente el
ensamblaje de los perfiles para formar posteriormente la retícula donde se incorpora el acristalamiento, las
ventanas y/o los paneles.
Sistema semimodular: es un sistema híbrido entre los dos anteriores.
40
3. De los productos al sistema de fachada
41
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
3.3 Tipos constructivos.
Según la norma europea EN 13830, se define la fachada ligera como: "retícula de elementos constructivos verticales y
horizontales, conectados conjuntamente, y anclados en la estructura del edificio, lista para ser rellenada finalmente con
paneles ligeros de cerramiento, hasta formar así una superficie continua y ligera que delimita completamente el espacio
interior respecto del exterior del edificio. Esta fachada aporta, por sí misma o conjuntamente con algún elemento de la
estructura del edificio, todas las funciones normales que corresponden a un muro exterior, pero no asume ninguna de las
características de soporte de cargas de la estructura principal del edificio”.
Las fachadas ligeras constan básicamente de unos elementos verticales (montantes) y de otros elementos horizontales
(travesaños) que dan origen a una retícula en la que:
- se colocan vidrios para conseguir las zonas de visión y de entrada de luz natural.
- se colocan paneles opacos para conseguir las zonas ciegas.
- se colocan elementos practicables para facilitar la ventilación y/o la limpieza de la fachada.
Las fachadas ligeras están siempre fijadas a la estructura resistente del edificio pero no forman parte de la misma, es decir,
no contribuyen a aumentar la resistencia propia de la estructura del edificio sino que gravitan sobre ella. Por ello, la fachada
ligera debe estar diseñada para poder resistir por sí misma las acciones que incidan sobre sus componentes y posteriormente
trasladarlas a la estructura general del edificio.
Constructivamente hablando, una fachada ligera puede considerarse bien un muro cortina o bien una fachada panel, según
la relación constructiva establecida entre la fachada ligera y los forjados de la estructura
Se dice que se trata de un muro cortina cuando la fachada pasa de forma continua por delante de los forjados del edificio.
En este caso la estructura auxiliar de la fachada ligera permanece suspendida de los forjados como si de una "cortina" se
tratara.
Se dice que se trata de una fachada panel cuando la fachada se interrumpe en cada forjado delimitando paneles o zonas
independientes y en consecuencia la estructura auxiliar de la fachada ligera está apoyada en cada forjado.
Figura 3.3.1. Muro cortina y fachada panel.
En toda fachada ligera, el acristalamiento y los paneles opacos constituyen la mayor parte de la superficie de lafachada.
Según el uso principal del edificio (vivienda, edificio comercial, oficinas, etc.) las proporciones entre las superficiesde los distintos elementos de cerramiento, acristalamiento y paneles ciegos serán distintas.
Aparte de considerar su aspecto arquitectónico más decorativo, especialmente a la hora de establecer vínculos devecindad compositiva con las fachadas adyacentes pretéritas, y a la hora de seleccionar la textura de los materialesutilizados para enfatizar la plasticidad de la obra, no se puede olvidar que la fachada ligera tiene que dar tambiénrespuesta a otras funcionalidades. Éstas son las mismas que debe cumplir cualquier otro tipo de cerramientoconvencional, es decir, proteger los ambientes interiores del edifico respecto de los agentes exteriores agresivos(luz, calor, agua, viento, ruidos, etc.).
En general, las exigencias básicas que se plantean en cualquier elemento constructivo son:
CONFORT
- Higrotérmico
- Acústico
- Lumínico
- Al tacto
SEGURIDAD
- Para la salud
- Al fuego
- A la descarga eléctrica
- Seguridad estructural
- Al robo
- A la penetración de aire y agua
USO
- Funcionalidad
- Compatibilidad
- Desmontabilidad
- Registrabilidad
- Coordinación dimensional y tolerancias
- Durabilidad
MEDIOAMBIENTAL
- Residuos
- Ciclo de vida
- Impacto ambiental
43
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
4 Exigencias técnicas
4. Exigencias técnicas
44
4.1. Exigencias de confort.
En cualquier edificio actual no se entiende su evaluación sin considerar el confort que presta a sus usuarios.Dicho confort depende en gran manera de la capacidad de la fachada para actuar de filtro selectivo en larelación entre ambiente exterior y ambiente interior.
4.1.1 Confort higrotérmico.
Aislamiento térmico
El aislamiento térmico es un factor determinante en el proceso de diseño de una fachada ligera ya que está ligadointrínsecamente con el futuro ahorro o despilfarro energético del edificio durante el periodo de su explotación. Sesabe que si un cerramiento no aporta un aislamiento térmico suficiente esta imprevisión repercute tanto en la fasede proyecto ( implantación de equipos térmicos de mayor envergadura y peso que la necesaria) como en la fase deexplotación (mayor consumo energético a lo largo de toda la vida del edificio, tanto de calefacción como de refrigeración).
El arquitecto proyectista debe partir de la constatación que el aluminio es un metal, y por ello buen conductortérmico, por lo que resulta imperativo asegurar el mayor aislamiento térmico posible eligiendo siempre losproductos acompañantes que ofrezcan comparativamente un menor coeficiente de transmisión.
Las fachadas ligeras pueden presentar también puntos concretos con deficiencias locales de aislamiento, losllamados puentes térmicos, es decir, zonas que permiten, comparativamente con el resto de la fachada, unmás fácil flujo de energía calorífica entre el interior y exterior del edificio, provocando no tan sólo una fuga oganancia de calor adicional no prevista, sino también condensaciones por su temperatura diferencial respectodel entorno más próximo. Los puentes térmicos se localizan preferentemente en los montantes y travesaños,en los anclajes y remates, así como en las entregas con las ventanas practicables. Un acristalamiento inadecuado,térmicamente hablando, también se puede considerar como un puente térmico. Los puentes térmicos tambiénse manifiestan en aquellas zonas de fachada con un marcado relieve o cerca de las esquinas cuando el perímetroexterior de fachada es proporcionalmente mayor que el perímetro interior que protege.
La solución más habitual para evitar los problemas derivados de la existencia de puentes térmicos consisteen disminuir al máximo el coeficiente de transmisión térmica de las zonas más débiles, bien mediante lautilización de perfiles compuestos, o bien mediante la inyección de espumas de elevado poder aislante enel interior de los perfiles huecos de aluminio.
Si se diferencia adecuadamente la red de montantes y travesaños de la fachada ligera, desdoblando la parte queforma la estructura auxiliar de la fachada respecto de la perfilería más exterior que sujeta los paneles de relleno,y separando ambas perfilerías mediante productos conectores elaborados con materiales no conductores del calor,se establece una "rotura térmica" y se aumenta así la resistencia local a la propagación de la energía calorífica.
Actualmente, la mayoría de las fachadas ligeras ya son diseñadas de entrada con este sistema de "roturade puente térmico" consiguiendo así de forma simultánea un aumento significativo del ahorro energético yal mismo tiempo una mejora de la sensación de confort interior (disminución del efecto de pared fría).
Figura 4.1.1.1. Rotura térmica.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
45
El aislamiento térmico del conjunto de la fachada ligera se determina sumando la resistencia térmica de cadaelemento que compone la fachada, ponderada con su participación porcentual en la superficie total de la fachada.Para más información consultar el “Cuaderno técnico: comportamiento energético de una fachada acristalada” (HydroBuilding Systems S.L.).
Control de las condensaciones
Los perfiles huecos de aluminio utilizados en fachadas ligeras deben estar provistos de dispositivos para facilitar laevacuación de las aguas ocasionadas por la formación de humedades de condensación en sus paredes interiores.Para garantizar dicha evacuación se disponen unas chapas de aluminio que forman unas bandas continuas fijadasentre la estructura del edificio y la fachada ligera. El agua que en ellas se recoge se vierte hacia al exterior a travésde orificios o juntas de drenaje. Para más información consultar el “Cuaderno técnico: comportamiento energéticode una fachada acristalada” (Hydro Building Systems S.L.).
Protección solar
Existen múltiples posibilidades de elementos adicionales a la fachada ligera diseñados específicamente para disminuir elflujo de radiación solar directa incidente sobre la superficie acristalada, sin por ello impedir la visibilidad desde el interior.
Figura 4.1.1.2. Protecciones solares.
46
Tipos más habituales de protección solar para fachadas ligeras
- Protecciones ubicadas en la cara interior: como las cortinas, las persianas, los estores, etc. Resultansiempre más asequibles en precio y más fáciles de manipular por el usuario desde el interior, pero susituación en la cara interior de la fachada les otorga una eficacia de protección muy limitada.
- Vidrios especiales: existen en el mercado vidrios con propiedades óptico-térmicas especiales (mayorcapacidad de absorción, mayor capacidad reflectante, etc.) cuyo uso se ha especializado en aplicacionesorientadas a limitar la intensidad de la energía solar incidente que penetra en el edificio a través dela fachada.
- Protecciones exteriores: son planos opacos, traslúcidos o semitrasparentes, denominados parsol obrise-soleil, bien fijos u orientables mediante mecanismos manuales o automáticos, adecuadamentesituados en la cara exterior de fachada con el fin de proyectar sombras arrojadas sobre el propio planode la fachada y así paliar la cantidad de energía solar incidente.
La elección del tipo de protección solar más adecuada depende de la orientación del edificio, de la altitud
cenital que alcanza el sol en cada latitud, de las sombras a proyectar, de la exposición al viento, de las
posibilidades de mantenimiento, del campo visual exterior requerido, etc. Los productos más idóneos son
siempre aquellos más ligeros y de mayor poder reflector.
Para más información consultar el “Cuaderno técnico: comportamiento energético de una fachada acristalada”
(Hydro Building Systems S.L.).
4.1.2 Confort acústico.
Hoy en día, el aislamiento acústico se está convirtiendo en una de las exigencias más destacadas del
edificio puesto que contribuye de manera importante a garantizar el nivel de confort adecuado en el
interior de una edificación.
En nuestro país las condiciones de protección acústica de los edificios se hallan reguladas por la
norma NBE-CA-88, que versa tanto sobre el ruido aéreo como sobre el ruido de impacto. Esta
normativa se complementa con la directiva europea 2002/49/CE sobre ruido ambiental y la Ley del
Ruido 37/2003 de 17 de Noviembre. Algunas comunidades autónomas y ayuntamientos también han
legislado al respecto.
Todos los aspectos relacionados con las prestaciones acústicas de una fachada acristalada se incluyen
en el “Cuaderno técnico: comportamiento energético de una fachada acristalada” (Hydro Building
Systems S.L.).
4. Exigencias técnicas
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
4.1.3 Confort lumínico.
La gran cantidad de acristalamiento de una fachada ligera incide en dos aspectos novedosos que el arquitecto
debe considerar: la gran cantidad de luz exterior que penetra en el interior del edificio y el brillo de los
materiales que componen la fachada.
Esta gran cantidad de luz y de brillo puede ocasionar una falta de confort interior en forma de
deslumbramiento y de excesivo contraste que puede conllevar dificultades para los usos interiores,
particularmente los actuales medios visuales con soporte informático.
Las nuevas tecnologías de la información demandan bajos niveles de iluminación y un carácter difuso de la
misma, consideraciones que van a modificar en un futuro próximo el diseño de los acristalamientos.
Además se requiere que los medios utilizados para la regulación del flujo luminoso no modifiquen la
visualización de los colores ni las formas exteriores.
Para más información consultar el “Cuaderno técnico: comportamiento energético de una fachada
acristalada” (Hydro Building Systems S.L.).
4.1.4 Confort al tacto.
Aunque no se trata de una exigencia aún explícitamente considerada, el arquitecto debe considerar el
comportamiento al tacto que ofrece la fachada de vidrio y metal. Tacto entendido en su sentido más amplio,
tanto desde el exterior como desde el interior.
Desde el exterior el vidrio ofrece una superficie lisa y brillante, sin aristas de corte, poco sensible a los
ruidos de impacto y de fricción. También desde el interior el vidrio ofrece un comportamiento táctil continuo,
solo pautado por el metal. Gracias a estas propiedades neutras y no agresivas, el vidrio y el aluminio se
están incorporando con gran rapidez al diseño y construcción de mamparas de compartimentación interior a
partir de los conocimientos adquiridos en la construcción de fachadas ligeras.
4.2 Exigencias de seguridad.
La civilización occidental ha ido adquiriendo paulatinamente mayores cotas de confort y eficiencia pero estos
logros han ido siempre unidos a garantizar una mayor seguridad para los ciudadanos. Hoy no se concibe ni
considera el uso comercial de cualquier tecnología si no presenta un elevado grado de seguridad para los
ciudadanos. El reto para los técnicos es garantizar, bien por cálculo, bien por experimentación en obra o
laboratorio, o bien por control de calidad, que la seguridad del usuario se materialice en todas y cada una de
las obras realizadas.La seguridad en edificación abarca hoy en día un sinfín de aspectos que se desgranan a
continuación.
4.2.1 Seguridad para la salud.
La mayoría de las tradicionales fuentes naturales de patologías para la salud de los ciudadanos ya están
contenidas y las nuevas amenazas para la salud emergen del propio ambiente artificial en que se mueven
habitualmente los ciudadanos, sea durante el ocio, el transporte o el trabajo.
Las superficies de vidrio y metal nos rodean cada vez más como soporte arquitectónico de las actividades
cotidianas. Tanto el vidrio como el aluminio son materiales no porosos, totalmente asépticos, que no causan
alergias ni pueden ser biótopos para la proliferación de gérmenes.
47
48
4.2.2 Seguridad al fuego.
Tristemente la experiencia demuestra que no se puede bajar la guardia ante el riesgo de incendio en
los edificios. Aún cuando las medidas activas y pasivas han permitido reducir este riesgo en los
edificios hasta cotas nunca alcanzadas en la historia de la edificación, la contemplación en los medios
de comunicación de un siniestro de este tipo alarma a la sociedad por su espectacularidad y sensación
de impotencia. Es por ello que recae en el arquitecto, y también especialmente en el usuario del
edificio, garantizar en cualquier momento que el edifico dispone de las medidas oportunas para hacer
frente a este riesgo, siempre presente, aunque bajo control.
De acuerdo con la norma vigente NBE-CPI 96 la compartimentación del edificio en sectores es una de
las medidas más útiles para confinar el fuego y evitar su rápida propagación a todo el edificio. La
fachada no es propiamente un elemento directamente delimitador de sector de incendio pero sí
indirectamente puesto que el fuego es voluble en su forma y puede aprovechar la fachada como atajo
para pasar a una planta superior o entrar en un edificio vecino, a pesar del buen comportamiento del
forjado o de la medianera delimitadores.
4. Exigencias técnicas
Fuente: NBE-CPI 96.
Cuando un elemento delimitador como los citados, forjado o medianera, acomete contra una fachada se debe
exigir a ésta que su RF (Resistencia al Fuego) sea al menos la mitad del exigido al elemento delimitador
(forjado o medianera) y ello a lo largo de una franja de fachada de longitud mínima de un metro y longitud
máxima determinada según la geometría y relieve de la propia fachada. (Ver figura adjunta).
Los microespacios que se originan en los puntos de acuerdo entre la estructura del edificio y la fachada
ligera, y entre ésta y el sistema de compartimentación interior pueden suponer, en caso de incendio, un paso
más fácilmente franqueable a la propagación.
Es por ello que la norma NTE “Fachadas-Particiones” (1989) exige en edificios de más de 25 metros, colocar
en los pasos de forjado situados a partir de esta altura, elementos resistentes al fuego (mínimo 60 minutos).
Estos elementos tienen que ser solidarios al forjado y llegar hasta una altura mayor de 60cm por encima del
forjado y hasta 25 cm por debajo de éste.
49
Figura 4.2.2.1. Imagen donde se aprecian los pasos de forjado.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
50
4.2.3 Seguridad a la descarga eléctrica.
Las fachadas ligeras contienen abundantes elementos metálicos, interconectados entre sí y con el resto de
la estructura. El viento, los cambios de temperatura y el contacto con instalaciones eléctricas (iluminación,
ventilación, seguridad, etc.) pueden llegar a ocasionar que estos elementos metálicos se carguen eléctricamente
y puedan ocasionar disfunciones al uso del edificio y molestias a los usuarios. El proyectista deberá acordar
con el instalador de la fachada la puesta a tierra de la misma.
4.2.4 Seguridad estructural.
4.2.4.1 Control de la deformación propia.
La fachada ligera es, por la naturaleza de sus materiales y su configuración, autoportante. Los montantes
están fijados a los forjados, lo que permite repartir planta a planta el peso de cada tramo de fachada a la
estructura del edificio. La fachada ligera debe soportar, generalmente, su propio peso y también la acción del
viento. El efecto de otras cargas es mucho menor y, normalmente, no se tienen en cuenta en los cálculos.
El peso propio del perfil, debido a la ligereza del aluminio, es prácticamente despreciable en comparación
con las cargas de viento y el peso de los paneles o vidrios intercalados, por lo que el criterio básico de cálculo
es el dimensionado en función de la flecha máxima admisible de la estructura auxiliar. Se destaca sin embargo
que, en el caso particular de los travesaños, hay que considerar que el peso del vidrio o panel está concentrado
en los puntos concretos donde se colocan los calzos.
Los pr inc ipales casos a estud iar desde e l punto de v ista res istente son los s igu ientes:
- montantes sometidos a flexotracción (flexión combinada con tracción)
- montantes sometidos a flexocompresión (flexión y compresión axial)
- travesaños (flexión)
4. Exigencias técnicas
M o n t a n t e s a n c l a d o sa l f o r j a d o s u p e r i o r
M o n t a n t e s a n c l a d o sa l f o r j a d o i n f e r i o r
51
4.2.4.2 Sensibilidad a las deformaciones de la estructura del edificio.
Las dimensiones de los elementos de la fachada ligera son muy inferiores a las luces libres de la estructura principal
puesto que vienen fuertemente condicionadas por sus formatos de fabricación (hasta 6m). Esto implica que los
apoyos de los perfiles de aluminio deberán realizarse en puntos coincidentes con los forjados.
Como consecuencia la fachada ligera queda también afectada por las flechas inducidas con motivo de su solidarización
con el propio forjado, de tal forma que estas se suman a la flecha ya provocada en la fachada por sus sobrecargas
propias.
donde
es la flecha en el estado final relativa a la línea recta que une los apoyos.
es la contraflecha inicial (combadura) que presenta el perfil de la viga en estado de descarga (estado 0).
es la variación de la flecha de la viga debida a las cargas permanentes, medida inmediatamente después de la
entrada en carga (estado 1).
es la variación de la flecha de la viga debida a las cargas variables, más cualquier otra deformación adquirida
dependiente del tiempo de acción de las cargas permanentes.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
52
4.2.4.3 Comprobación de los elementos de la fachada.
4.2.4.3.1 Vidrios.
El cálculo del espesor de un vidrio se asimila al cálculo estructural de una placa sometida a una cargauniforme y se efectúa mediante la formulación elaborada por Timoshenko.
En realidad, el acristalamiento se trata de una placa rígida dispuesta sobre unos apoyos elásticos, de rigidezmucho menor que la de la placa, ya que los esfuerzos a que se somete el acristalamiento se transmitenprincipalmente a través de la junta situada entre el vidrio y el marco.
En el caso particular de los muros cortina, el vidrio va apoyado siempre en unos calzos, dispuestos únicamenteen 4 puntos (2 en cada travesaño superior e inferior), situados a una distancia L/10 de los apoyos extremos,siendo L la longitud del travesaño.
En el capítulo 2 ya se han citado las resistencias mecánicas características del vidrio. Cabe destacar que laluna de vidrio está sometida siempre a flexión, por lo que es necesario comprobar primordialmente suresistencia ante este esfuerzo.
Existen dos posibilidades para aumentar el nivel de seguridad del vidrio en el caso de los muros cortina:
- Templar el vidrio: se aumenta el nivel de resistencia para evitar la rotura.
- Laminar el vidrio: adhesión de varias láminas de vidrio, garantizando la impenetrabilidad del conjuntoaunque se produzca la rotura del vidrio exterior. Se destacan los vidrios de seguridad física, antiagresióno antirrobo y antibala.
Para el procedimiento de cálculo del espesor del vidrio se adoptan las siguientes hipótesis:
- La carga es uniforme en toda la superficie del vidrio.
- La tensión máxima admisible (adm) debe ser adoptada según corresponda al tipo de vidrio que se deseeutilizar.
- Para el cálculo del peso propio del vidrio, el espesor a tener en cuenta es la suma del espesor nominaly de la tolerancia en el espesor del producto.
- El resultado obtenido del cálculo es el espesor mínimo que debe tener el vidrio.
El espesor de vidrio se determina mediante la siguiente ecuación:
donde:
e: el espesor del vidrio [mm]β: el coeficiente de formaa: la distancia más corta entre apoyos [mm]b: la distancia más larga entre apoyos [mm]Q: la carga total de viento [daN/m2], establecida por la NBE-AE88, “Acciones en la Edificación”σadm: la tensión admisible del vidrio [daN/m2]
COEFICIENTE DE FORMA
b/a 4 apoyos 3 apoyos 2 apoyos
1,0 0,54 0,82 0,87
1,1 0,58 0,84 0,87
1,2 0,61 0,85 0,87
1,3 0,64 0,86 0,87
1,5 0,70 0,88 0,87
1,7 0,74 0,88 0,87
2,0 0,78 0,89 0,87
3,0 0,84 0,89 0,87
5,0 0,86 0,89 0,87
4. Exigencias técnicas
53
Mediante estas fórmulas se halla el espesor de cálculo del vidrio, el cual debe estar multiplicado por un factor
corrector de equivalencia para determinar finalmente el espesor mínimo del vidrio real. Para los vidrios más
habituales se utilizan los siguientes factores correctores de equivalencia:
De acuerdo con la norma europea EN 13022-1 el espesor equivalente de un vidrio múltiple se calcula de la siguiente
manera:
donde:
t: espesor equivalente
tn: espesor de cada vidrio monolítico o de cada hoja componente del vidrio laminar
d: espesor de la cámara de aire
tl: espesor equivalente del vidrio laminar
Los valores obtenidos a partir de la aplicación de las ecuaciones anteriores son más conservadores que los indicados
en los manuales de predimensionado.
Clase de vidrio
Vidrio armado
Vidrio templado
Vidrios laminados
Doble acristalamientos
P ≤900 Pa
P 900 Pa
Dos hojas del mismo e
Tres hojas de mimo e
1.2
0.8
0.7
1.3
1.6
1.5
Vidro laminado Vidro aislante de dos hojasde vidrio monolítico
Vidro aislante con vidrio laminado
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
54
4.2.4.3.2 Perfilería.
Se tiene que distinguir entre el cálculo de los montantes y el cálculo de los travesaños. El proyectista debe
atender en cada caso a dos comprobaciones:
- Resistencia de la sección del perfil: se debe comprobar que la tensión de cálculo de la sección solicitada
no sobrepase la tensión máxima admisible del material.
- Flecha máxima admisible: se debe comprobar que la flecha inducida no sobrepase los valores establecidos
por las normas de aplicación.
En el momento del cálculo, se pueden dar dos situaciones:
Caso 1: El proyectista quiere calcular la inercia mínima necesaria para los perfiles de la obra para posteriormente
seleccionar aquellos que más convengan.
Caso 2: Se parte ya de un perfil determinado y el cálculo quiere realizar una simple comprobación.
En ambos casos se deben real izar las dos procesos de cálculo anteriormente mencionados.
Montantes
Los montantes van de forjado a forjado y se sujetan a éstos mediante los anclajes. Por lo general, se suele
dejar libre el anclaje en la dirección longitudinal del perfil inferior (para absorber así las dilataciones del
metal), consiguiendo así que las cargas verticales provoquen tracciones y nunca compresiones en los perfiles.
El montante está sometido principalmente a la acción horizontal del viento, uniformemente repartida a lo
largo de toda su longitud, y a la acción vertical provocada por su peso propio y las cargas de vidrios y paneles,
tal y como se indica en la figura adjunta.
Según la norma de producto europea EN 13830, bajo
la acción del viento, la flecha frontal máxima de los
elementos resistentes de la fachada ligera no deben
sobrepasar el menor de los valores L/200 o 15mm.
Para comprobar la resistencia de la sección, se verifica
que la σtotal sea menor que la σadm del aluminio, y que
la flecha inducida al aplicar dichas cargas no sobrepase
los valores establecidos por las normas.
4. Exigencias técnicas
Carga de vientouniformemente
repartida
55
siendo:
N*: esfuerzo normal mayorado [daN], debido al peso propio y peso de vidrios y paneles.
A: área de la sección [cm2]
M*: momento flector mayorado [cm·daN], debido a la acción del viento
W: módulo resistente de la sección [cm3]
σcalc: tensión de cálculo del aluminio [daN/cm2]
σadmAl: tensión admisible del aluminio [daN/cm2], depende del tipo de aleación
=1,1: coeficiente de minoración del material
q: carga de viento uniformemente repartida [daN/cm], calculada según la Norma Básica NBE-AE 88 “Acciones enla edificación”
L: longitud del montante [cm]
E: módulo de elasticidad [daN/cm2]
I: momento de inercia de la sección según el eje x considerado [cm4]
fmáx : flecha frontal máxima admisible [cm]
En el caso 1, una vez conocida la inercia y el tipo de sección, ésta debe ser comprobada a resistencia
En el caso 2, la sección ya elegida previamente se debe verificar según los dos criterios (resistencia y deformación).
Travesaños
El travesaño está sometido a un esfuerzo de flexión biaxial. En primer lugar, por las cargas actuantes en el planovertical derivadas de su peso propio y del peso de las lunas o paneles que debe soportar. En segundo lugar por lascargas actuantes en el plano horizontal derivadas de la acción del viento.
Como en el caso de los montantes, se debe verificar, en primer lugar, la resistencia de la sección del perfil,comprobando que la σtotal sea menor que la σadm y posteriormente controlar la flecha máxima.
Según la norma de producto europea EN 13830, la flechafrontal máxima admisible de los travesaños, bajo lascargas debidas al viento, no debe sobrepasar L/200 o15mm. Y la flecha vertical máxima admisible, bajo cargasde pesos propios, no debe sobrepasar L/500 o 3mm.
Ambas comprobaciones deben realizarse considerandola acción de las cargas estimadas según la norma EuropeaENV 1991-1-1:2001. La limitación de la deformabilidaddebe ser muy estricta pues, aunque su flecha sea pequeñaes suficiente para distorsionar la estética global de lafachada y para alterar la estanqueidad del cerramiento.
(*) Formulación válida únicamente en el caso de muro cortina.
Caso 1 Caso 2
Se condiciona el cálculo de laflecha y se comprueba la sección
(caso 2A)
A
Comprobación de la
resistencia de la sección
B
Aptitud al servicio
(flecha)
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
Carga puntualPeso del vidrio
Carga de vientouniformemente repartida
56
siendo:
M*x : el momento flector mayorado debido a la carga de viento [cm·daN],
M*y : el momento flector mayorado debido al peso del vidrio [cm·daN]
Wx : el módulo resistente de la sección del perfil según el eje x [cm3]
Wy : el módulo resistente de la sección del perfil según el eje y [cm3]
σcalc : la tensión admisible del aluminio [daN/cm2]
= 1,1 : el coeficiente de minoración de la resis-tencia del material
q : carga de viento uniformemente repartida [daN/cm], calculada según la Norma Básica NBE-AE 88 “Accionesen la edificación”
P : peso total del vidrio [daN]
L : la longitud del travesaño [cm]
b : la distancia de los calzos de apoyo de los vidrios respecto a los extremos [cm].
Según la norma UNE 85-222 esta distancia es L/10.
E : el módulo de elasticidad [daN/cm2]
I : el momento de inercia de la sección según el eje considerado (cm4)
fmáx : flecha frontal máxima admisible [cm]
Después de realizar las dos comprobaciones (A y B) en el caso 1 se elige siempre la sección de mayor inercia.En el caso 2, la sección previamente elegida debe verificar simultáneamente los dos criterios
4.2.4.3.3 Procedimiento de cálculo.
4.2.4.3.3.1 Hipótesis de cálculo.
Para garantizar por cálculo la resistencia mecánica de los elementos de una fachada ligera debe atendersea dos conceptos:
- Comprobación de los E.L.U. (Estados Límites Últimos): el coeficiente de trabajo no puede sobrepasar losvalores mínimos admitidos (momento resistente).
- Comprobación de los E.L.S. (Estados Límites de Servicio): la flecha no puede sobrepasar los límites marcados.
Como norma general se acepta que los montantes de la fachada ligera aguantan por sí solos la carga de vientoy que los travesaños únicamente deben aguantar el peso propio de los elementos que gravitan sobre ellos.
En el ámbito de cargas se efectúan las hipótesis siguientes:
Montantes:
En el caso de las fachadas ligeras tipo MURO CORTINA, es decir, las pasantes por delante de los forjados, losmontantes deben aguantar, según lo expuesto anteriormente, una carga de viento aplicada a una superficierectangular tal como se muestra en la figura siguiente:
(*) Formulación válida únicamente en el caso de muro cortina.
Caso 1 Caso 2
Se condiciona el cálculo de laflecha y se comprueba la sección
(caso 2A)
A
Comprobación de la
resistencia de la sección
B
Aptitud al servicio
(flecha)
Acción del viento:
Peso de vidrio:
Acción del viento:
Peso de vidrio:
4. Exigencias técnicas
57
En el caso de las fachadas ligeras tipo FACHADA PANEL, es decir, las insertadas entre los forjados, los montantes
deben aguantar, según lo expuesto anteriormente, la carga de viento aplicada a una superficie trapezoidal como se
indica en la figura siguiente:
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
En general, se asimila una fachada ligera a un módulo estructural formado por un entramado situado en un plano
vertical (montantes y travesaños) en el que descansan unas láminas (vidrios y paneles) que, en su conjunto, tienen
que resistir las solicitaciones normalizadas. Básicamente, las gravitatorias, el viento, los terremotos y los impactos,
frente a las cuáles todos los elementos tienen que ser estables, resistentes y ofrecer unas deformaciones compatibles
con su servicio.
A la vez, la fachada ligera tiene que estar soportada por una estructura que, en sus bordes, tenga una flechas
limitadas y compatibles con la estructura de la fachada o bien que entre ellas existan suficientes grados de libertad
como para que, aún manteniéndose estable, la fachada no entre en carga por causa de tales deformaciones.
58
En lo que a cálculos estáticos se refiere, los montantes pueden asimilarse a una viga con sus extremos
simplemente apoyados, o con un extremo empotrado y el otro apoyado, sometidas a una distribución de carga.
Dicha distribución de cargas será rectangular si se trata de un muro cortina y trapezoidal si se trata de una
fachada panel, puesto que los travesaños en este caso sí que contribuyen al reparto de la carga al estar sujeto
a los forjados. En cualquier caso siempre se considera que se permite la libre dilatación del montante.
Ante la dificultad constructiva de llevar a cabo un empotramiento real (casos 2 y 3) próximo al “empotramiento
teórico” (esta condición se debería verificar en un laboratorio de ensayo), sistemáticamente se opta por
realizar el cálculo considerando el montante bi-apoyado (casos 1 y 4).
Travesaños:
Tal y como ya se ha dicho con anterioridad, se considera que los travesaños sólo aguantan la carga vertical
de los elementos que gravitan sobre ellos. En consecuencia se puede considerar el travesaño como una viga
simplemente apoyada por sus extremos, y la situación de las cargas es coincidente con los calzos de apoyo,
de los vidrios o paneles, o con las fijaciones de los elementos practicables.
4. Exigencias técnicas
59
La situación de dichos calzos o fijaciones se considera a una distancia b de los extremos de los travesaños. El valor
de dicha distancia b corresponde a 1/10 de la longitud total a del travesaño, según especifica la norma europea
UNE 85-222.
Esfuerzos transmitidos:
Los esfuerzos que las fachadas ligeras transmiten, a través de los anclajes, a los forjados o estructuras portantes
generales del edificio de las que se suspenden y apoyan son:
- Cargas gravitatorias. Paralelas al plano de fachada y correspondientes al peso propio total de un módulo
completo de fachada y aplicado puntualmente en el anclaje.
- Cargas eólicas. Perpendiculares al plano de la fachada y correspondientes a la carga de viento total que actúa
sobre un módulo completo de fachada y aplicada puntualmente en el anclaje.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
60
4.2.4.3.3.2 Ejemplo práctico.
Partiendo de las cargas del viento establecidas en la norma NBE-AE-88 y en el caso de un proyecto de fachada
ligera constituida por un muro cortina convencional, con las características dimensionales que a continuación
se definen, se procede a calcular la perfilería de montantes y travesaños requerida y el espesor del
acristalamiento mínimo necesario.
Datos de partida:
1. La distancia entre ejes de forjados es de 3.500 mm.2. La separación entre montantes es de 1.200 mm.3. La altura entre el canto superior de forjado y el nivel
superior del suelo técnico es de 250 mm.4. La distancia entre el canto inferior del forjado y el falso
techo es de 400 mm.5. La altura libre interior, entre suelo técnico y falso techo,
es de 2.500 mm.6. La zona opaca de paso de forjado es de 1.000 mm.7. Carga de viento más desfavorable, a succión,
Q=238 daN/m2 .8. Canto de forjado de 350 mm.9. Vidrio reflectante con cámara, en las zonas de visión, y vidrio reflectancte opacificado en los pasos de forjado.10. El tipo de muro cortina será el de tapetas vistas verticales y horizontales.11. Acabado del aluminio: anodizado plata mate, espesor 25 µ.
Cálculo del espesor del vidrio:
La composición de fachada presenta dos módulos básicos: (1.200 x 1.000) y (1.200 x 2.500) de distinto formato.
El cálculo debe empezar por el más desfavorable en lo que se refiere a carga de viento.
Al requerirse por proyecto un vidrio reflectante, obligatoriamente deberá ser un vidrio templado, independientemente
de las otras consideraciones que también lo aconsejarían por razones de seguridad ante una rotura.
La situación del edificio es una zona expuesta.
Con todos estos datos y a partir de lo expuesto en apartados anteriores se procede:
σadm= 5·106 daN/m2 (vidrio templado sometido a tensiones permanentes)
a = 1.200 mm = 1,2 m
b = 2.500 mm = 2,5 m
Q = 238 daN/m2 (carga de viento total)
Acristalamiento con cuatro apoyos perimetrales: b/a= 2,083 con lo que: β = 0,78
e = 0,00646 m = 6,46 mm
Si el vidrio no fuera templado el espesor requerido sería e= 10 mm.
Al no comercializarse el espesor 7 mm el cristal mínimo a utilizar será un cristal reflectante y templado de
8 mm, una cámara de aire de 15 mm y un vidrio interior laminar de 4+4 mm cuyo peso total es:
(0,016x2,5x1,2) m x 2500 daN/m3 = 120 daN
Así pues, para el futuro cálculo de los travesaños se tendrá que considerar que el peso del acristalamiento ocasiona
dos cargas puntuales de 60 daN sobre cada travesaño.
0,78 1,2 2385 106
4. Exigencias técnicas
Cálculo de los montantes:
CASO 1: El proyectista quiere calcular la inercia necesaria para los perfiles de la obra.
La distancia entre anclajes consecutivos es de 3.500 mm.
La flecha máxima admisible, según la norma de producto europea, bajo la acción del viento, es de L/200 ó 15 mm.
Q = 238 daN/m2
fmáx = L/200 = 3500 / 200 = 17,5 mm = 1,75 cm → 1,5 cmq = Q x a = 238 daN/m2 x 1,2 m = 285,6 daN/m = 2,856 daN/cmEaluminio = 700.000 daN/cm2
Entonces,
Se selecciona un perfil según catálogo (ver pág. 63 de este manual, ref. 10159), cuyos valores son:
Sólo queda la comprobación de los ELS (Estados Límite de Servicio) y los ELU (Estados Límite Últimos).
- ELS: Se cumplen puesto que se ha partido de la flecha aceptada como imposición previa. Con la inercia definitiva(589,52 cm4) la flecha máxima prevista es de 1,35 cm L/200 cm.
- ELU: Se debe comprobar la tensión a la que se ve sometida la sección del perfil y verificar que la tensión de cálculosea inferior a la tensión admisible del material, es decir:
donde:
M* : el momento de servicio de cálculo [cm·daN]σ*adm : la tensión admisible de cálculo [daN/cm2]W : el momento resistente [cm3]
siendo:
= coeficiente de mayoración de las cargas = 1,55 = coeficiente de minoración del material = 1,10Wxx= 58,87 cm3
Entonces, con los datos anteriores se procede a comprobar si se cumple la hipótesis según la ecuación:
61
5 2,856 3504
384 700000 1,5531,47 cm4
daN/cm21181,82
58,871151,44 daN/cm2 1181,82 daN/cm2
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
58,87 cm3 589,52 cm4 531,47 cm4
13001,10
(238 . 1,2 . 10-2 . 3505)88
62
⇒ Cálculo de los travesaños:
Como ya se ha indicado en el cálculo del espesor de vidrio, el peso del acristalamiento es de 120 daN por unidad.De acuerdo con la norma europea EN 13830 se tiene que limitar la flecha máxima de los travesaños a 3 mm (0,3 cm).
El dimensionado de la inercia del perfil tiene que obtenerse a partir de esta limitación de flecha:
Se selecciona un perfil según catálogo (ver pág. 64 de este manual, ref 10165), cuyos valores resistentesson:
Iyy= 8,52 cm4
Wyy= 3,27 cm3
Sólo queda la comprobación de los ELS (Estados Límite de Servicio) y los ELU (Estados Límite Últimos).
- ELS: Se cumplen puesto que el dimensionado ha partido de la flecha máxima aceptada como imposición.Con la inercia del perfil adoptado, la deformación producida será de 2,1mm ( 3mm).
- ELU: Se tiene que verificar que la tensión de cálculo en la sección del perfil sea inferior a la tensiónadmisible del material, es decir:
donde:
M*: momento flector de cálculo [daN·cm]
σ*adm: tensión admisible de cálculo [daN/cm2]
W: momento resistente [cm3]
siendo:
= coeficiente de mayoración de las cargas = 1,35 (para cargas fijas)
= coeficiente de mayoración del material =1,10 (aluminio)
Wyy= 3,27 cm3
Igualmente se comprueba que se cumple la hipótesis:
4. Exigencias técnicas
22348
4bLE·fP·b
I =−= ( ) 4 22 121203 −⋅( )⋅3,0000.70048
12120
⋅⋅⋅ 409,6 cm=⋅
2/82,11811,1
1300cmdaN
M
==γ
σ=σ adm
* adm
P/2 P/2
1.200120 120
σ = = 297 daN/cm2 1181,82 daN/cm29723,27
2P
⋅=
= M = 1,35 12 = 1,35 12 60 = 972daN cmsγ P2
63
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
Ta b l a d e m o n t a n t e s
64
4. Exigencias técnicas
Ta b l a d e t r a v e s a ñ o s
65
4.2.5 Seguridad al robo.
No se tiene que desconsiderar en el diseño de la fachada ligera la posibilidad de ser penetrada con la intención delrobo. Ello es particularmente posible en zonas de la fachada fácilmente accesibles desde la calle o edificios próximos.Las alternativas más comunes consisten en aumentar la resistencia a la penetración del acristalamiento (laminado)o la instalación de dispositivos electrónicos.
4.2.6 Seguridad a la penetración de aire y agua.
Los materiales que forman las fachadas ligeras se pueden considerar prácticamente impenetrables al aire y al agua.En contrapartida la fachada ligera presenta gran cantidad de juntas que confían su estanqueidad al uso de perfilesde goma y de elementos de estanqueidad. La calidad de estos productos debe estar acorde con la de la fachada perose tiene que considerar que requerirán un mayor mantenimiento porque presentan una menor durabilidad funcional.
4.3 Exigencias de uso.
La fachada del edificio no se puede plantear como una mera envolvente del objeto arquitectónico sino como una pielsometida a múltiples intervenciones de uso, tanto desde el interior como desde el exterior.
4.3.1 Funcionalidad.
Se exige a la fachada ligera que cumpla las funciones para las que está prevista y que además estas funcionespuedan ser reguladas fácilmente, bien de forma automática o bien de forma manual.
4.3.2 Compatibilidad.
Una fachada ligera tiene que comportarse como un todo coherente en sí mismo. Ello exige una compatibilidad físicay química entre sus elementos componentes. Especial relevancia adquieren los desplazamientos térmicos. Estasfachadas, por su composición y su ligereza, están expuestas a notables deformaciones por las diferencias detemperatura a las que están sometidas. Ello plantea importantes condicionantes tanto en lo que respecta a laorganización del propio cerramiento como al sistema de anclaje.
Estas variaciones dimensionales son debidas a las dilataciones y contracciones originadas por los cambios detemperatura. Estas variaciones son función del coeficiente de dilatación térmica del material, y de las diferenciasde temperatura.
Si se tiene un material a una temperatura t0 y se calienta hasta una temperatura t1, el valor del alargamientoexperimentado se obtiene de la expresión:
∆L / L0 = (L1 - L0) / L0 = α (t1 - t0) / L0 siendo:
L0: la longitud del elemento a la temperatura inicial t0L1: la longitud del elemento a la temperatura final t1α : el coeficiente de dilatación térmica del materialt1 – t0: el salto térmico∆L: el alargamiento unitario
Cargas por dilatación térmica. Las fachadas ligeras están sometidas constantemente a unas variaciones dimensionales(dilataciones y contracciones) originadas por los cambios de temperatura. La magnitud de estas variaciones esfunción del coeficiente de dilatación térmica del material, α, y de las diferencias de temperatura, y originan en losperfiles un esfuerzo σ (daN/cm2).
Según la ley de Hooke: σ = ε · E
σ: la tensión [daN/cm2]ε: el alargamiento unitario, en el caso de variaciones dimensionales de origen térmico = α∆tE: el módulo de elasticidad [daN/cm2]α: el coeficiente de dilatación∆t: la variación térmica
Entonces: σ = E α∆t
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
66
Si aumenta la temperatura de un perfil de aluminio y éste no puede expandirse libremente, se produce sobre
los elementos perimetrales que le impiden la expansión una acción que viene estimada por la fórmula anterior,
acción que acaba ocasionando una deformación en el elemento más débil. Es decir, si el montante es más
débil que el travesaño, se producirá una falta de verticalidad. Si por el contrario es el travesaño el más débil,
se originan pandeos con flechas importantes.
Para evitar este fenómeno de las dilataciones impedidas deben disponerse periódicamente juntas de dilatación
que permitan que la perfilería se dilate libremente.
El empuje transmitido por la dilatación térmica de un perfil vendrá expresado por:
EMPUJE [daN] = σ [daN/cm2] x SECCIÓN DEL PERFIL [cm2]
La magnitud de la máxima contracción o dilatación que hay que prever para dimensionar con seguridad las
juntas de dilatación (d) por causas térmicas viene expresada por:
∆l = ε· l = α· ∆t· l
∆l d
donde:
∆l: el alargamiento absoluto
ε: el alargamiento unitario
l: la longitud del perfil
d: la dimensión de la junta de dilatación
α: el coeficiente de dilatación lineal del aluminio (23x10-6 m/m)
∆t : la variación térmica
4. Exigencias técnicas
Figura 4.3.2.1. Juntas de dilatación.
67
Dado que en España la máxima amplitud de la oscilación térmica se considera que es 42ºC, el alargamiento máximoprevisible, por metro de perfil, será:
∆l = 23·10-6· 42ºC· 1000 mm = 0,966 mm
Es por ello que, a efectos de dimensionado de juntas, será suficiente con prever 1 mm por cada metro de perfil,puesto que con ello se podrán absorber las posibles dilataciones, independientemente de la época del año en quese mecanice, monte y acabe la obra.
Por lo que se refiere al vidrio, “el Manual del Vidrio” postula el principio de independencia: “Los productos vítreos,recocidos o templados, deben estar colocados (inseridos en el marco) de forma tal que en ningún momento puedansufrir otros esfuerzos adicionales a los esfuerzos ya previstos (peso propio y viento) como los debidos a:
- Contracciones o dilataciones del propio vidrio.
- Contracciones, dilataciones o deformaciones de los propios perfiles de aluminio que lo enmarcan.
- Deformaciones aceptables y previsibles de la propia obra, como pueden ser las flechas de los elementos resistentesde la estructura principal.
Por todo ello, las lunas de vidrio, jamás han de tener contacto entre sí, evitándose igualmente el contacto directovidrio – metal.
En general, los contactos vidrio – vidrio, vidrio – metal y vidrio – hormigón están técnicamente prohibidos.
4.3.3 Desmontabilidad.
Por razones de reciclaje, de mantenimiento, de reutilización, de flexibilidad, etc. cada vez es más creciente la exigenciaque los elementos que constituyen las fachadas ligeras se puedan desmontar y posteriormente resituar con el máximoaprovechamiento de material y mínima inversión de tiempo y recursos. Las fachadas ligeras, adecuadamente diseñadas,pueden satisfacer este requerimiento que otras tecnologías de fachada no pueden ni abordar.
4.3.4 Registrabilidad.
Las fachadas ligeras ostentan una masa unitaria muy ajustada pero a menudo ello va acompañado de un volumen
aparente importante pues alojan zonas de paso de instalaciones importantes, como la climatización. Dichas
instalaciones deben ser fácilmente accesibles para su reparación y modificación a través de registros dispuestos
en la fachada ligera.
4.3.5 Coordinación dimensional y tolerancias.
La fachada ligera se monta en seco y a pie de obra. Ello es posible porque el despiece se puede realizar en taller
mediante técnicas de corte muy precisas. Ello requiere un gran respeto hacia las técnicas de coordinación dimensional.
4.3.5.1 Tolerancias del sistema.
Una de las exigencias más importantes que recae en la construcción de fachadas ligeras se refiere a las tolerancias
de su montaje. A diferencia de las fachadas tradicionales, las fachadas ligeras requieren un proceso de montaje que
permita en cualquier momento el ajuste preciso de la posición de cada elemento en cada una de las tres direcciones
principales del espacio. Para ello se utilizan habitualmente tornillos de calibración que, una vez anclados mediante
el correspondiente procedimiento, pasan a ser parte del sistema definitivo de transmisión de cargas.
4.3.5.2 Tolerancias de la estructura.
La magnitud de las desviaciones en la ejecución de la estructura principal del edificio es diferente al caso anterior
(se habla de mm en referencia a las fachadas ligeras y de cm en caso de la estructura), lo que implica sistemas de
ajuste dimensional distintos para cada tecnología.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
68
Para corregir los errores normales de desviación de la estructura se suelen utilizar como accesorios forros,agujeros rasgados y otros elementos que permitan tipos de ajuste de mayor amplitud pero de menor precisión.Estos elementos de ajuste se disponen entre la estructura y el anclaje, de forma que la desviación se sitúedentro de las tolerancias de la fachada, procediéndose al ajuste final de la fachada mediante la tornilleríasolidaria a los paneles.
La necesidad de considerar la existencia de tolerancias de notable importancia entre la fachada ligera y laestructura obliga a mantener importantes separaciones las cuáles condicionan el sistema de anclaje en virtudde la importante excentricidad introducida entre la posición de las cargas gravitatorias y la posición de laestructura. Tal separación condiciona igualmente el comportamiento de la fachada ante el fuego, siendonecesario disponer algún tipo de relleno con comportamiento parafuego que separe los niveles pero que nointroduzca nuevas coacciones mecánicas a la fachada.
4.3.6 Durabilidad.
El arquitecto no sólo debe conocer la capacidad de comportamiento de una fachada ligera ante las diversasacciones actuantes sino también la durabilidad esperada. La durabilidad de cada producto, el mantenimientode los sistemas de protección y la agresividad del entorno son aspectos a no desconsiderar y que el promotortambién debe conocer al programar su inversión.
4.4 Exigencias medioambientales.
Los expertos sobre el tema alertan, los ciudadanos toman consciencia y los proyectistas deben empezar aincorporar, en su protocolo de toma de decisiones, las repercusiones medioambientales de sus decisionestecnológicas.
En caso contrario, el planeta que nos acoge dimitirá, en un futuro próximo y por agotamiento, de su misiónde sustentar la especie humana.
4.4. 1 Residuos.
Uno de los impactos más inmediatos en la obra de construcción es la generación de residuos (recortes,embalajes, etc). Su clasificación y reciclaje son muy dificultosos si se realizan a pie de obra, pero mucho máseficientes si se producen en taller como es el caso de la fachada ligera.
4.4.2 Ciclo de vida.
Cada vez más, las tecnologías no deben valorarse únicamente por su coste económico de adquisición sinotambién por sus costes globales. Muchos de éstos permanecen ocultos al consumidor porque se producen enregiones lejanas, son asumidos por otros agentes o bien no son explícitamente contabilizados.
La metodología ACV intenta ofrecer a todos los agentes que toman decisiones en el sector de la construcción,una herramienta que permita hacer más transparente la comparación de alternativas.
4.4.3 Impacto ambiental.
Son aún pocos los años desde que los especialistas en la materia están midiendo las diversas variables quecualifican el estado de nuestro medio ambiente.
El proyectista no puede dejar de considerar que cada tipo de fachada, según su capacidad de absorción de lahumedad, absorción del sonido o capacidad de reflexión de la luz, afecte las variables que representan lascondiciones de cada microclima urbano.
Ello no debe considerarse como una limitación a la capacidad creativa de los arquitectos, sino como un nuevo
reto que al complicar el problema de diseño con nuevas variables, también abre nuevas expectativas de
soluciones cada vez más innovadoras.
4. Exigencias técnicas
69
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
A. Elementos resistentes.
A1 - Montantes: son los elementos verticales fijados a los
anclajes, que los unen a la estructura del edificio. Los
montantes están destinados a soportar su propio peso y
el de las acciones de los elementos que se fijan a ellos,
así como la carga del viento que incide sobre la fachada
ligera.
A2 - Travesaños: son los elementos horizontales, que
generalmente van anclados a los montantes, y
dimensionados de tal forma que puedan aguantar la carga
de los elementos de relleno que gravitan sobre ellos.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
71
Las diversas tecnologías de fachada ligera que se han desarrollado hasta la actualidad presentan especificaciones técnicas
que el arquitecto prescriptor debe conocer para sacar el mejor partido de ellas con el máximo de garantía de calidad.
5.1 Fachadas de estructura aparente.
Una fachada ligera de estructura aparente se puede considerar anatómicamente compuesta por:
Travesaño
Montante
5 Tipos constructivos
A. Elementos resistentesA 1 . m o n t a n t e s v e r t i c a l e sA2. travesaños horizontales
B1. vidriosB2. paneles
ventanas
D1. anclajesD2. uniones
B. Elementos de relleno
C. Elementos practicables
D. Elementos de fijación a la estructura
B. Elementos de relleno.
En una fachada ligera, las superficies de los entrepaños son finalmente rellenadas con dos elementos básicos: el
vidrio y el panel opaco.
B1 - El vidrio está indicado en las zonas de visión pero algunos tipos de vidrio (translúcido, coloreado) también pueden
ser colocados en las zonas opacas para obtener un acristalado total.
B2 - Los paneles opacos se destinan a las zonas sin visión , como los antepecho o los cantos de forjados.
C. Elementos practicables.
Se entiende por elemento practicable a cualquier tipo
de apertura al exterior, que permita crear en la fachada
un hueco temporal para conseguir la ventilación del
edificio, el mantenimiento de la fachada, etc. Asimismo
estos elementos practicables también pueden contribuir
a la seguridad en el caso de evacuación de humos y en
el caso de acceso de emergencia (bomberos).
D. Elementos de fijación.
La misión de estos elementos es inmovilizar entre sí el resto de los elementos que forman la fachada y al mismo
tiempo unirla a los elementos resistentes de la estructura general del edificio. Se distinguen dos tipos de fijaciones:
- Anclajes (de la fachada ligera al edificio)
- Uniones (de los elementos de la fachada ligera entre sí)
D1. Anclajes.
Los anclajes son los elementos constructivos que conectan la fachada ligera con la estructura portante del edificio y
a través de los cuáles se transmitirán las correspondientes cargas.
Los anclajes deben ser deslizantes en alguna de sus tres direcciones espaciales, habitualmente aquella que coincide
con la mayor dimensión del perfil para así absorber las posibles dilataciones.
En el mercado existen diferentes tipos de anclajes, dependiendo del tipo de estructura principal de la cuál cuelga el
muro cortina.
Una vez se han realizado las regulaciones necesarias para alinear en el espacio el elemento portante principal de la
fachada ligera, éste se debe fijar a la estructura del edificio mediante un sistema de anclaje que lo inmovilice y garantice
la transmisión de las cargas.
Para efectuar simultáneamente la correspondiente regulación en el espacio y al mismo tiempo garantizar la transmisión
de cargas, el elemento de anclaje debe estar bien diseñado. Cada fabricante tiene sus propios diseños y normalmente
están realizados en acero o bien en aluminio.
Otro problema fundamental de los anclajes reside en su durabilidad. En el contacto directo acero-aluminio se puede
provocar un fenómeno de corrosión por acción del par-galvánico. Por ello se recomienda colocar entre las dos piezas
un producto de continuidad que los aísle eléctricamente. Pero por otra parte, los tornillos que se utilizan son
habitualmente de acero por lo que el contacto resulta inevitable.
72
5 Tipos constructivos.
Se presentan a continuación algunos ejemplos de anclajes:
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
73
D2. Uniones.
Las uniones también pueden ser fijas o deslizantes según si permiten un cierto grado de movimiento entre los elementos
unidos. Las uniones fijas se utilizan normalmente para anclar los travesaños a los montantes. La única excepción a esta regla
son las uniones deslizantes para anclar los travesaños a los montantes en los módulos próximos a las juntas de dilatación
de la fachada o al edificio.
Según se trate de muros cortina o fachadas panel, la aplicación de cada uno de los dos tipos de unión es distinta:
En los muros cortina se utiliza un anclaje fijo, bien en el forjado superior o en el inferior, y una unión deslizante en el extremo
opuesto.
En las fachadas panel se utilizan indistintamente anclajes fijos o deslizantes, combinándolos alternativamente, es decir, si
se coloca fijo en el forjado superior, debe ser deslizante en el inferior o viceversa
Anclaje intermedio Anclaje superior Anclaje inferior o mecha
Fachada Panel Junta Vert ical
Junta Horizontal
Muro Cort ina
Anclaje fijo
PerfilAluminio
Anclaje fijo
Unión
Unión
Anclaje fijoo deslizante
Anclaje fijoo deslizante
5.2 Fachadas de silicona estructural.
El tipo más representativo del sistema de silicona estructural se conoce como STRUCTURAL GLAZING o acristalamiento
estructural.
El procedimiento consiste en eliminar de la cara exterior de la fachada todos los elementos metálicos de aluminio que
tienen estrictamente la función de sujetar mecánicamente el acristalamiento, sustituyendo la función de sujeción de
estos perfiles de aluminio por un producto adhesivo de alta adherencia, la silicona estructural, que fija el acristalamiento
por su cara interior directamente a la estructura auxiliar de la fachada ligera.
Este procedimiento está concebido básicamente para conseguir un aspecto de cerramiento continuo de vidrio ya que
obvia la presencia de cualquier perfil exterior de aluminio, tanto en sentido vertical como horizontal, consiguiendo
unos paramentos exteriores con el aspecto de una fachada integral de vidrio.
Realmente, tal como especifica la norma europea EN 13022-1, el sellado con silicona estructural no soporta el peso
propio del vidrio puesto que de la perfilería interior sobresalen unas piezas de sujeción donde se colocan los calzos
de apoyo que sirven para soportar el vidrio. Todo ello permanece totalmente oculto a la vista. La silicona estructural
empleada debe ser capaz de resistir y transmitir a la estructura auxiliar de la fachada todos los esfuerzos generados
por las distintas acciones actuantes en el acristalamiento.
Gracias al especial diseño de los perfiles de montantes y travesaños,
también se pueden incorporar ventanas al paramento de silicona
estructural (proyectantes deslizantes al exterior) que tanto por el exterior
como por el interior carecen de resaltes visibles impidiendo distinguir
a simple vista los huecos practicables de los fijos. Su apariencia es
idéntica al utilizar los mismos marcos perimetrales.
Según la normativa desarrollada al efecto hasta el momento, el sistema
de silicona estructural sólo puede emplearse en perfiles de aluminio
anodizado o bien sobre otro tipo de perfiles metálicos siempre y cuando
sean conformes con los requisitos específicos determinados en dichas
normativas. Hasta ahora el procedimiento es sólo aplicable con ciertas
clases de vidrio (vidrios no revestidos o revestidos con una capa mineral).
74
5 Tipos constructivos.
75
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
5.2.1 Terminología y tipologías.
Según la norma europea EN 13022-1 se distinguen tres tipos de sellado de silicona estructural:
Caso 1: acristalamiento con cámara: en esta opción el cordón de la silicona estructural se aplica en la cara interior del vidrio
más exterior (cara 2), solución posible ya que en este caso ambos vidrios van decalados.
Secciónhorizontal Montante
estructural
Marco de estructurasoporte del vidrio
Junta de remateinterior
Elementos de estanqueidady para rotura de puente térmico
Fondo de juntapara sellado
Vidrio
Sellado de siliconaestructural
Secciónvert ical
Vidrio
Calzo de acristalamiento
Travesaño estructuralPieza puntualde seguridad
(2)(4)
4 3 2 1(1)
(3)
(5)
(6)
Leyenda:
( 1 ) Vidrio de cámara
( 2 ) Intercalario + sello primario
( 3 ) Sello secundario o sellado del doble acristalamiento
( 4 ) Sellado de estanqueidad
( 5 ) Cordón de silicona estructural
( 6 ) Superficie de adhesión
( 7 ) Distanciador y cordón de estanqueidad
( 8 ) Perfil de aluminio
( 9 ) Vidrio laminado
1,2,3,4 Caras del acristalamiento
Caso 2: acristalamiento con cámara: en esta opción el cordón de silicona estructural se aplica en la cara exterior delvidrio interior (cara 4).
76
Caso 3: acristalamiento laminado: en esta opción el cordón de silicona estructural se aplica en la cara 2.
(3)
(5)
(7)
(8)
4 3 2 1
(9)
(5)
(7)
(8)
2 1
5 Tipos constructivos.
77
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
5.2.2 Requisitos técnicos de la silicona estructural.
De acuerdo con la norma europea EN 13022-1 el sellado estructural debe ser ensayado para resistir las solicitaciones físicasy químicas (agua, radiación solar, temperatura, polución atmosférica, agentes de limpieza).
Requisitos referentes al sellado estructural:
1. Fallo de adhesión.
Se considera que hay fallo de adhesión cuando la extensión de la fractura supera el 10% de la superficie de soporte.
2. Cambio de volumen.
No debe sobrepasar un 10%.
3. Recuperación elástica.
Como mínimo debe ser un 85%.
4. Resistencia al desgarre.
No puede ser peor que la resistencia al desgarre inicial.
5. Tensión de tracción y módulo de elasticidad.
El valor característico de la tensión de tracción Ru,5 a 23ºC no puede ser inferior a 0,5 MPa.
El valor característico de la tensión de tracción a 80ºC y a –20ºC no puede ser inferior al 70% del valor característico dela tensión de tracción a 23ºC.
El módulo de Young E0 no excederá de 3 MPa a 80ºC, 23ºC y –20ºC.
6. Deformación a cizalladura.
La deformación máxima en servicio es de un 15%.
7. Carga mecánica cíclica.
El valor medio de la tensión de tracción de las muestras tensionadas alternativamente no puede ser inferior al 70% delvalor medio de la tensión de tracción.
8. Radiación solar e inmersión en el agua.
Después del ensayo, el valor de la tensión de tracción debe ser superior al 70% del valor de la tracción de tensión media.
9. Niebla salina.
Después del ensayo, el valor de la tensión de tracción debe ser superior al 70% del valor de la tracción de tensión media.
10. Atmósfera de SO2.
Después del ensayo, el valor de la tensión de tracción debe ser superior al 70% del valor de la tracción de tensión media.
11. Agentes de limpieza.
Después del ensayo, el valor de la tensión de tracción debe ser superior al 70% del valor de la tracción de tensión media.
12. Alta temperatura.
Después del ensayo, el valor de la tensión de tracción debe ser superior al 70% del valor de la tracción de tensión media.
13. Compatibilidad con materiales adyacentes u otros sellantes.
No debe producirse decoloración alguna (cambio de aspecto).
El valor de la tensión media puede verse afectada por la presencia del otro objeto.
14. Formación de burbujas.
No se admite la presencia de burbujas.
5.2.3 Solicitaciones.
El acristalamiento de silicona estructural debe resistir con garantía suficiente todas las solicitaciones a las que estásometido. Para ello se debe realizar un cálculo numérico de comprobación de su dimensionado tal como indica lanormativa vigente: en primer lugar se determinan las cargas a las que será sometido y posteriormente se procede asu dimensionado.
donde:
hmc : es la altura del sellado estructural [mm]
emc : es el espesor del sellado estructural [mm]
∆e: es el espesor del distanciador [mm]
Las proporcionalidades de los formatos para el sellado estructural, están enunciadas en la norma europea EN 13022-1,y son las siguientes:
78
Vidrio Perfil
hmc
emc e
hmc (mm)
6 hmc 12
12 hmc 20
hmc 20
emc (mm)
6 emc 12
hmc/2 emc 12
10 emc 12
5 Tipos constructivos.
79
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
5.2.4 Piezas de seguridad.
En el mercado español existe un vacío legal en cuanto a la
necesidad de colocar unas piezas adicionales de seguridad pasiva
para este sistema de fijación del vidrio. La garantía de durabilidad
mínima de producto en servicio que ofrecen los principales
fabricantes de silicona estructural es de 10 años y se refiere a
la adherencia de su producto al acristalamiento. Estas piezas
deben mantener sujeto mecánicamente el vidrio a la perfilería
sólo en caso de desprendimiento accidental del vidrio, pero al
mismo tiempo deben permanecer ocultas una vez colocadas.
En otros países de nuestro entorno próximo, como por ejemplo
Francia y Alemania, la utilización de estas piezas de seguridad
ya es obligatoria. Ello permite que al desaparecer con el tiempo
la adherencia de la silicona estructural, la luna no caiga sino que
se mantenga en su posición hasta la reposición del cordón de
silicona estructural.
5.3 Fachadas de vidrio abotonado.
La mejora de los procesos de transformación del vidrio ha permitido plantear con garantías una vieja idea: trabajar este
material como si fuera autoportante, es decir, sin la concurrencia necesaria de un sistema auxiliar de perfilería que lo
enmarque y le otorgue rigidez.
Este concepto plantea varios retos:
• Garantizar la coplaneidad de los vidrios, puesto que las condiciones de estanqueidad al aire y al agua se garantizan en
los encuentros a testa de los perímetros de cada vidrio, aristas donde se aplican los materiales de sellado.
• Otorgar al conjunto un monolitismo, que permita que las acciones locales sobre un vidrio se repartan lo mejor posible
entre los adyacentes. Como esta transmisión no puede ser garantizada por los materiales de sellado, se han utilizado
hasta ahora unas vistosas piezas de anclaje articuladas, denominadas arañas por su forma recurrente, que unen entre
si cuatro lunas de vidrio por sus extremos.
• Sujetar el vidrio de una forma suficientemente rígida y suficientemente estanca para garantizar los aspectos ya mencionados,
pero al mismo tiempo absorber las lógicas deformaciones transversales de la finísima piel de vidrio sin ocasionar su
rotura.
• Transmitir las acciones mecánicas incidentes sobre la lámina de vidrio a las arañas y de éstas a una estructura posterior
convencional, la cual permanece a menudo oculta a la primera mirada del observador, que otorga al conjunto la rigidez
necesaria.
Se trata pues de una tecnología emergente, con grandes posibilidades, que ha sido experimentada incluso en claraboyas y
formando planos inclinados acristalados y que, en algún caso, ya se ha diseñado como una estructura resistente mixta donde
el vidrio trabaja a compresión y la estructura convencional distante trabaja a tracción.
Pieza de seguridadsuperior
Pieza de seguridadinferior
Calzo
Tornillo
Precalzo
80
5.4 Fachadas ventiladas.
Actualmente se está extendiendo el uso de fachadas acristaladas como revestimiento de otra fachada, con la finalidadde constituir una fachada de cámara ventilada, de renovar el aspecto de un edificio sin renunciar a la visión de suaspecto original o bien de incorporar el efecto TROMBE como mejora bioclimática del edificio. Pero este tipo defachadas presenta también algunas contrapartidas.
El novedoso sistema de fachadas ventiladas ligeras está formado por dos muros cortina o bien un muro cortina en elexterior y otro tipo de cerramiento en el interior. La fachada ventilada proporciona al mismo tiempo una mayorprotección a la intemperie y una mejora del confort térmico interior, gracias a la cámara de aire que queda entre losdos muros.
Cuando se ventila el aire de dicha cámara se reduce la cantidad de energía térmica que llega al interior del edificio.El sistema es muy versátil puesto que permite efectuar diferentes tipos de ventilación, y utilizar diversos tipos demateriales en la fachada interior, manteniendo siempre la parte exterior con un aspecto independiente.
La ventilación de este tipo de fachadas se efectúa por convección natural o forzada.La convección natural se produce por “efecto chimenea” a causa del calentamiento del aire de la cámara, evacuandoasí, parte de la energía absorbida por los vidrios de la hoja exterior.La ventilación forzada hace referencia a que se actúa voluntariamente sobre la velocidad de convección del aire dentrode la cámara, controlando al mismo tiempo el flujo de aire que entra y que sale de la cámara.
A menudo se instala dentro de la cámara de aire ventilada una persiana u otro elemento de protección solar, quepermita variar sensiblemente el factor solar, la transmisión luminosa, la temperatura superficial y el coeficiente detransmisión térmica a voluntad, sin tener que variar el vidrio exterior.
La parte interior de la fachada ventilada debe estar constituida por materiales térmicamente aislantes y materialesacústicamente absorbentes. En el caso de fachadas ventiladas doblemente vidriadas es conveniente también colocarcortinas de protección en el interior de la cámara para reducir el máximo posible la cantidad de energía solar incidenteen la segunda fachada.
Es habitual utilizar en este tipo de fachadas vidrios del tipo semirreflectantes, coloreados o serigrafiados para la pielexterior, pudiendo jugar con distintos tonos, para así aportar una óptima transmisión luminosa y un buen reflejo deimagen. Para la piel interior se prefiere un doble acristalamiento, proporcionando al interior del edificio un buenaislamiento acústico y térmico.
Pielexterior
Cortina interior(opcional)
Cortina exterior(opcional)
Doble acristalamiento
Zona opaca
W
Material aislante
1/3
h
5 Tipos constructivos.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
81
5.4.1 Análisis energético de la fachada ventilada.
Para reducir la cantidad de energía consumida en la climatización artificial del edificio y aumentar el confort térmico interiordel edificio es necesario estudiar y optimizar el diseño de la fachada ventilada, utilizando para ello las más novedosasherramientas de análisis de cálculo numérico.
Hay ya programas informáticos disponibles en el mercado que calculan los flujos de intercambio de energía en la fachadaventilada, teniendo en cuenta tanto el flujo térmico vertical como el horizontal.
Para analizar adecuadamente dichos flujos se necesita introducir en el programa de simulación una serie de datos o “inputs”a tener en cuenta:
Datos del interior del edificio
Datos del canal del aire
(cámara de ventilación)
Temperatura ambiente aire exterior.
Radiación solar incidente.
Velocidad del viento.
Dirección del viento.
Humedad relativa ambiental.
Geometría y propiedades termofísicas de los elementos de la fachada
Tipo de convección (natural, mixta o forzada).
Tipo de canal (abierto, cerrado).
Temperatura del aire en el interior de la fachada.
Temperatura del aire en el interior del edificio.
Temperatura de la cara interior de la fachada.
Posición del Sol (según latitud)
Información meteorológica
(días de lluvia, viento, nublados)
Datos de salida del programa Temperatura en cada zona de la fachada.
Flujos de calor estimados.
Temperatura máximas, mínimas y medias:
todos los valores obtenidos pueden ser estimados de formainstantánea (régimen) o acumulados a lo largo de un periodode tiempo.
5.4.2 Tipologías.
Las tipologías de fachada ventilada hasta ahora más estudiadas, en condiciones estándar, son las siguientes:
Casos con ventilación de la cámara:
1. Caso estándar, alternando en la hoja exterior zonas opacas y zonas vidriadas.
2. Caso estándar, pero con toda la superficie de la hoja exterior de la fachada acristalada.
3. Caso estándar, con una cortina solar en la cámara, ensombreciendo la mitad del área de la superficie de la hoja interior.
4. Caso estándar, con un 50% de zona opaca en la hoja interior.
5. Caso estándar, con un 50% de la hoja interior con paneles tipo TIM* (Transparent Isolation Materials).
Fachada convencional
82
Casos sin ventilación de la cámara:
1. Caso estándar, con la cámara cerrada.
2. Fachada convencional (sin cámara de aire) formada totalmente por un doble acristalamiento: un vidrio monolíticosemirreflectante en el exterior y un vidrio aislante en el interior.
3. Fachada convencional (sin cámara de aire) fomada por ventanas y zonas opacas. La ventana presenta un dobleacristalamiento.
4. Fachada convencional (sin cámara de aire) formada por zonas opacas formadas por paneles tipo TIM y zonas deventana.
5. Fachada convencional (sin cámara de aire), formada por una zona con paneles tipo PCM (Phase Change Materials)y zonas de ventana.
TIM (Transparent Isolation Materials): se trata de un
panel fomado por una lámina de un material aislante
transparente, situado entre dos lunas de vidrio de 4mm,
obteniendo el conjunto las siguientes características:
Factor de transmisión τ = 0.85
Absorbencia α = 0.08
Emisividad ε = 0.84
Conductividad térmica λ = 0.1 W/m2k
PCM (Phase Change Materials): se trata de un panel
formado por una lámina de un material ensamblado
entre dos planchas de acero pintadas de negro. Esta
lámina tiene unos 0,05 m de espesor y está formada por
un material que tiene las características siguientes:
Densidad σ = 608 kg/m3
Calor específico Cp = 1426 J/Kgk
Fachada con dobleacr istalamiento
Fachada con canalcerrado
Te
Ti T i
Te
Ti
Te
Vidrio interior
Siliconaestructural
Membranarespirante
Estructuraportante
Hoja interiorparamantenimiento
Junquillo
Junta deacristalamiento
Protección solar
Vidrioexterior
Pieza deseguridad
5 Tipos constructivos.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
Conductividad térmica λ = 0.22 W/mkCalor latente L = 0.9Temperatura de fusión Tm = 19.5ºC
Así, el PCM, obtiene el conjunto de las siguientes características:
Densidad σ = 7900 kg/m3
Calor específico Cp = 477 J/KgkConductividad térmica λ = 14.9 W/mkEmisividad ε = 0.9
Este tipo de paneles PCM se utilizan para acumular energía en el canal de forma pasiva.
Del estudio de los diferentes casos realizados hasta ahora se concluye que, ante todo, la elección del tipo de vidrio exteriores fundamental, pero aún así puede perfeccionarse el resultado inicial obtenido combinando zonas opacas, añadiendo cámarasventiladas o bien insertando paneles tipo TIM o PCM.
5.4.3 Fachadas Ventiladas Fachadas Respirantes.
A parte de las tipologías de fachada ventilada anteriormente citadas, según el método y material utilizado en su construcción,también se puede distinguir entre fachadas ventiladas o fachadas respirantes en función del sistema de acondicionamientodel aire de la cámara interior.
Se llaman fachadas respirantes aquellas que se caracterizan por estar constituidas por una cámara de aire de dimensionesmuy restringidas, de manera que sólo existe una membrana que iguala la presión de vapor exterior e interior de la cámaracon el fin de evitar así condensaciones en su interior. La principal ventaja es que no se requiere mantenimiento en el interiorde la cámara de aire.
En cambio, las fachadas ventiladas convencionales tienen una cámara de aire totalmente comunicada con el exterior, pordonde penetra polvo, humedad, viento, etc. por todo lo cual requieren un mayor mantenimiento de dicha cámara. Sin embargo,cabe decir, a favor de las fachadas ventiladas convencionales, que se consiguen mayores ventajas térmicas tanto en régimende verano como de invierno.
83
Orificiode respiración
Exterior Inter ior
Te
Ti
Abrir paramantenimiento
Exterior Inter ior
Te
Ti
Fachadas respirantes Fachadas vent i ladas
84
5.4 Fachadas captoras.
El concepto de desarrollo económico y social sostenible está generando una nueva cultura tecnológica medioambiental
cuyos objetivos se están localizando en torno al abuso actual y futura extinción de los recursos energéticos fósiles.
Las energías renovables, además de ser ambientalmente limpias e inagotables, concuerdan más fácilmente con cada
ecosistema y facilitan la consecución de un desarrollo tecnológico sostenible en el tiempo.
La energía solar fotovoltaica es una de estas tecnologías energéticas alternativas, inmediatamente aplicables hoy en
día, por su disponibilidad, tanto en el ámbito doméstico como industrial o comercial.
La energía solar incidente en la superficie de los edificios (cubiertas y fachadas) se puede aprovechar de dos formas
distintas:
- De forma pasiva: según la orientación del edificio, y según los materiales utilizados en sus cerramientos: se puede
aprovechar dicha energía para climatizar el edificio y al mismo tiempo proporcionar luz natural al interior.
- De forma activa: la energía solar se aprovecha para el uso de calefacción (energía solar térmica) o bien se aprovecha
para generar electricidad (energía solar fotovoltaica).
Actualmente el método más utilizado para producir energía eléctrica a partir de la energía solar radiante es el que
proviene de los paneles fotovoltaicos. El interés que tienen hoy muchos arquitectos por el uso de la energía solar en
los edificios ha desarrollado nuevas soluciones y avanzadas tecnologías. El uso de los paneles fotovoltaicos en la
configuración de la piel del edificio se está extendiendo y su coste se va ajustando progresivamente, especialmente
si ya se plantea al inicio de la fase de proyecto.
Los sistemas fotovoltaicos actualmente disponibles ya son perfectamente integrables en el diseño arquitectónico de
una fachada ligera o una cubierta.
Para más información referente a la energía solar fotovoltaica en fachadas acristaladas consultar el “Cuaderno técnico:
comportamiento energético de una fachada acristalada” (Hydro Building Systems S.L.).
En la siguiente tabla se resumen sus características diferenciales esenciales:
Fachadas respirantes Fachadas ventiladas
Temperatura interior buena Temperatura interior mejor
No tienen mantenimiento, ni de la cámara ni de los
sistemas incorporados de protección solar
Necesitan una limpieza regular
Buen aislamiento térmico y acústico Buen aislamiento térmico y acústico
Tecnología de fabricación compleja Simples de fabricar
5 Tipos constructivos.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
85
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
87
El proyecto y obra de una fachada ligera no es una labor individual del arquitecto ni del industrial sino que debe nacer deuna colaboración fructífera establecida en los primeros pasos del proyecto.
6.1 Primeras opciones.
Programa funcional
En el momento de tantear las primeras opciones de fachada ligera el arquitecto tiene que llegar a un acuerdo amplio consu cliente sobre cuál es y cuál puede llegar a ser en el futuro el programa funcional del edificio en proyecto. La realidadactual constata que el programa funcional de los edificios se modifica constantemente a lo largo de su vida útil y por tantolos promotores deben ser conscientes de la necesidad de dotar al edificio de elementos de orden primario que les otorguenflexibilidad y capacidad de adaptación al cambio constante que se avecina.
Ejemplo práctico de esta capacidad de adaptación al cambio es la Fachada Perfectible que Technal presentó en el salónConstrumat’05.
6 Condiciones del proyecto arquitectónico:cómo se encarga una fachada acristalada
Condicionantes constructivos
A pesar de la existencia de tecnologías claramente identificables en el mercado, finalmente en cada proyecto la tecnologíase reinventa en función de los aspectos particulares imperativos que cada obra presenta, sea el plazo de ejecución, sea elespacio disponible, sea el transporte, sea la visión innovadora o el impacto estético.
Desconsiderar la existencia de estos aspectos al inicio del proyecto puede significar que la obra se resienta enormementeen precio y calidad final.
Condicionantes climáticos
La fachada, por tratarse de un cerramiento exterior, se ve muy afectada por las condiciones climáticas imperantes en suentorno climático, en particular la lluvia, el viento y la radiación solar. También resulta ser un condicionante muy activo lapropia calidad atmosférica del aire (presencia de gases y partículas agresivas). Este entorno climático interviene particularmenteen el proceso de envejecimiento de la fachada.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
88
6. Condiciones del proyecto arquitectónico. Cómo se encarga una fachada acristalada.
6.2 Trabajo conjunto con la industria.
La fachada ligera es una tecnología joven y muy dinámica, que evoluciona muy rápidamente porque se mueve en unentorno cambiante y competitivo, donde concurren centenares de empresas y productos. Todos ellos parecenintercambiables y compatibles entre sí pero no todas las combinaciones constructivas posibles han estado previamenteconsideradas y evaluadas con la suficiente profundidad y experiencia como para ofrecer las garantías que exige laconstrucción actual.
Es por ello que el arquitecto proyectista debe, una vez evaluados profundamente con su cliente el programa funcionaly los condicionantes constructivos, ponerse en contacto lo antes posible con uno o varios industriales de la fachadaligera para iniciar un diálogo que le permita recorrer conjuntamente con ellos la progresiva definición del proyectohasta alcanzar una solución equilibrada y oportuna a las condiciones de cada obra.
La selección de dicho industrial debe basarse en la confianza, en su experiencia y en el soporte que le otorguen sussuministradores de cabecera, sea de perfiles de aluminio, sea de vidrio o de paneles ciegos.
Definiciones de soluciones y su justificación
A partir de esta colaboración se pueden formular las primeras decisiones y desarrollar a partir de ellas el proyectoconstructivo de la mejor manera posible para facilitar el trabajo que se va a desarrollar en el taller y las posterioreslabores de montaje en obra.
6.3 Optimización.
Esta palabra no aparece ostensiblemente en las cabeceras de las obras ni de los proyectos pero es el objetivo principalalrededor del cuál gira el trabajo de todo el equipo de proyecto, gestión y ejecución de la obra. Optimizar significaequilibrar y para ello debe establecerse un diálogo constante y fluido entre todos los participantes de la obra, conobjeto de conseguir la mejor calidad posible en precio y plazo, siempre a partir de las habilidades y recursos de losprofesionales participantes.
Planteamientos desequilibrados, donde el precio prima por encima de los demás factores, sólo el plazo o sólo lacalidad, pueden obtener resultados aceptables a corto plazo pero con el tiempo se desvelan problemáticos porquepresentan evidentes omisiones o errores de concepción. A pesar de ello, la experiencia profesional demuestra que amenudo los equilibrios sobre los que se asientan las decisiones de proyecto no son multilaterales sino que se planteanen forma de dicotomías:
- Coste vs calidad- Proceso de fabricación vs proceso de ejecución
Simplicidad de ejecución vs simplicidad de mantenimiento
6.4 Relación con el resto de elementos constructivos del edificio.
No se puede olvidar que la fachada ligera es una tecnología en seco, industrializada y que, por ello, se desarrollapreferentemente en el taller. Una vez pre-elaboradas las piezas se transportan hasta la obra para su montaje final.Sin embargo, el resto de la obra puede y suele seguir otros parámetros tecnológicos: sistemas industrializados convivencon procedimientos artesanales. Esta convivencia tecnológica significa para el proyecto y la obra un esfuerzo constantede coordinación en los aspectos de rigor geométrico, de orden de los procesos, de calidad, etc.
Esta coordinación, siempre difícil, corresponde al agente que tenga la necesaria visión de conjunto y la experienciapara establecer acuerdos que sean satisfactorios para todos los participantes en la obra. En la mayoría de los casosesta labor compete al arquitecto.
6.5 Calidad técnica del proyecto.
Antes de proceder a la aprobación del proyecto y posterior contratación de la obra resulta oportuno someterlo a unasupervisión externa e independiente para detectar a tiempo aquellos errores u omisiones involuntarias que el equipode diseño pueda haber cometido y no tenga la capacidad suficiente para detectarlos desde su punto de vista totalmenteinmerso en el problema.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
89
Aunque no sea ésta la publicación para proponer un protocolo de supervisión de proyectos de fachada ligera, se lista acontinuación un guión de aquellos aspectos que pueden resultar de guía:
1. Características generales: adecuación de los productos especificados a la solución de fachada ligera proyectada.
• Satisfacción de las exigencias de resistencia, estabilidad y deformabilidad.• Compatibilidad de las deformaciones entre la fachada ligera y la estructura.• Solución propuesta para los puntos críticos de la fachada ligera por lo que se refiere a la estanqueidad al aire y al agua.• Cumplimiento de las exigencias térmicas y acústicas.• Seguridad en caso de incendio: estabilidad y resistencia al fuego. Comportamiento de los materiales frente al fuego.• Seguridad de uso y de mantenimiento: elementos de protección y accesibilidad.• Facilidad de substitución de los elementos de la fachada ligera durante el mantenimiento futuro.
2. Características específicas de las partes ciegas y acristaladas de la fachada ligera.
2.1 Partes ciegas
• Descripción de las diversas capas que conformen el panel ciego: función de cada capa y espesor total.• Características de los materiales de la capa exterior: espesor, calidad y color.• Características del producto aislante: composición y espesor.• Características de los materiales de la capa interior: espesor y calidad.
2.2 Ámbito acristalado
a) Acristalamiento fijo
• Características materiales de los vidrios: seguridad, aislamiento acústico, color, transmisión y reflexión luminosa yenergética, resistencia al impacto, etc.
• Tratamientos adicionales: superficiales y en masa.• Acristalamientos compuestos: dobles y laminados.• Características del sistema de fijación del acristalado: sellados, calzos, drenajes, perfiles, etc.
b) Acristalamiento practicable
• Características de permeabilidad al aire, estanqueidad al agua y resistencia al viento.• Dimensiones y sección de la perfileria practicable.• Descripción de los materiales de fijación y unión (tornillos, escuadras, soldaduras, etc.).• Descripción del tipo de apertura.• Descripción del mecanismo de cierre y maniobra.• Drenaje del agua. Escupidores. Calzos y elementos sellantes.• Características de las rejas de protección y de las barandillas.
c) Protecciones solares
• Descripción del sistema adoptado: características de los materiales y del sistema de accionamiento.
2.3 Perfilería
• Definición de los materiales y secciones de los perfiles: designación, tipos, marcas de calidad, composición química,aleaciones, etc.
• Compatibilidad de deformaciones con la estructura principal.
• Tratamientos de protección contra la corrosión. Contactos bimetálicos.
6.6 Calidad documental del proyecto.
El proyecto de la fachada ligera no es tan sólo un proceso de toma de decisiones hasta llegar a perfilar la solución final másidónea y oportuna. Es también un documento cerrado, prescriptivo, que emite un conjunto de órdenes encaminadas amaterializar una concepción constructiva. Desde este punto de vista debe presentar unas características de claridad,concreción y coordinación, tanto en su presentación escrita como gráfica:
90
6. Condiciones del proyecto arquitectónico. Cómo se encarga una fachada acristalada.
a) Contenido de la documentación escrita que define las condiciones técnicas y materiales de la fachada ligera.
• Memoria descriptiva general con indicación de las exigencias consideradas, los condicionantes estudiados y lapropuesta adoptada.
• Pliego de prescripciones de las características técnicas detalladas de los productos empleados.• Justificación del cumplimiento de las exigencias consideradas.• Medición de las superficies totales de cada tipo de fachada, separando los diversos tipos de encuentros.• Presupuesto de ejecución material por metro cuadrado de cada tipo de fachada.
b) Contenido de la documentación gráfica de la fachada ligera a escala conveniente.
• Alzados generales de conjunto con indicación de las zonas ciegas, acristaladas y practicables.• Secciones generales del conjunto, con indicación en cada zona de las exigencias consideradas, tanto cualitativa
como cuantitativamente.• Definición acotada y detallada (planta, alzado y sección) de diversos módulos tipo de la fachada. Los módulos serán
como mínimo: el tramo de fachada de planta baja, el tramo tipo, otros tramos significativos de la fachada y el tramode unión con la cubierta.
• Los planos deben siempre incorporar al margen una leyenda descriptiva de cada una de los elementos que conformanla fachada, en la que figure la función, la denominación del material y su espesor.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERASCUADERNO TÉCNICO
91
La fachada ligera no es tan sólo un resultado final arquitectónicamente magnífico sino también el resultado de un procesoconstructivo muy peculiar del que existen pocos antecedentes históricos en la obra. Pocas veces en la historia de la arquitecturala fachada había sido prácticamente preparada en su totalidad en el taller, desplazada a la obra con medios singulares detransporte y elevadas las piezas con medios específicos. El proceso se realiza totalmente en seco, sin poder manipular “insitu” la dimensión de las piezas, jugando únicamente con las posibilidades del reglaje de los anclajes y con el acabado yaincorporado en el taller. Todas estas peculiaridades configuran un proceso de puesta en obra totalmente singular.
7.1 Fabricación en taller.
La fabricación en el taller se lleva a cabo en paralelo con el avance de la obra y considerando siempre que ésta se desarrollacon un control de tolerancias que permita el acuerdo final. De lo contrario habría que tomar las medidas “in situ”, readaptarel proyecto o modificar la obra realizada. Todas estas alternativas redundan en mayores costes y mayor duración de la obra.
Las herramientas que se usan actualmente en el taller, básicamente equipos de corte y ensamblaje, son gobernadosactualmente por control numérico y por tanto su precisión se aproxima al máximo a la que indican los sistemas de representaciónde CAD (Computer Aided Design).
Debido a que la producción en obra y en taller siguen métodos diferentes, es recomendable que el arquitecto establezca ensus proyectos las correspondientes interfícies de acuerdo donde se puedan absorber las posibles desavenencias.
7.2 Transporte.
Como que el almacenaje de las fachadas ligeras resulta difícil tanto en el taller como en la propia obra, la logística y laprogramación de la producción aconsejan no crear stocks sino producir, transportar y montar prácticamente “just in time”.Esta decisión incide incluso en la forma de cargar los camiones, que se realiza pensando en el proceso encadenado dedescarga y montaje.
7.3 Montaje en obra.
En el proceso de montaje cada vez se manipulan más piezas de mayor tamaño y a mayor altura por lo que las condicionesde seguridad en el trabajo deben ser muy estrictas, especialmente atentas a las condiciones atmosféricas de cada día y ala evolución y despliegue del resto de la obra en marcha.
La fachada ligera se construye acometiendo las piezas desde el exterior pero debe ser montada prácticamente desde elinterior del edificio para acceder a los sistemas de reglaje y garantizar in situ la perfecta estanqueidad.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
93
7 Condiciones de ejecución de las fachadas:cómo se lleva a cabo la materialización de la fachada ligera
8.1 Indicadores.
En el momento de plantear el proyecto de una fachada ligera, el arquitecto debe conocer esencialmente aquellos factores
que pueden incidir en el coste final y que no por ello le otorgan mayor calidad intrínseca.
Factores como la modulación, la repetición, la inserción de elementos de obra tradicional, el tamaño de los módulos, etc.
pueden ser factores reales de precio final que permanecen a menudo ocultos cuando el coste se expresa según un ratio
estadístico por metro cuadrado.
8.2 Factores de productividad.
La fachada ligera se presenta cada vez más como un producto de diseño a medida pero suministrada con las técnicas más
industrializadas posibles. El factor coste depende principalmente de la productividad de los medios empleados, es decir, de
la repercusión de éstos sobre cada unidad de fachada producida.
En los años ’60 y ’70 cuando imperaban las tecnologías industrializadas del moldeo, esta productividad se ejemplificaba en
la amortización del molde. Cuantas más piezas se ejecutaban con un mismo molde, mayor productividad se obtenía. En el
caso de la fachada ligera industrializada el tema es algo distinto puesto que se trata principalmente de actividades de corte
y ensamblaje ejecutadas con herramientas de control numérico donde la uniformidad de la serie ya no es tan importante.
Sin embargo, es aconsejable que el proyectista de la fachada ligera, antes de cerrar su pliego de diseño, comente con el
industrial el proceso de ejecución de la fachada ligera en función de estos factores de productividad (utillaje, aprovisionamiento
y condiciones de logística).
En caso contrario los sistemas industrializados se convierten involuntariamente en instrumentos al servicio de una artesanía
de lujo, ocasionando al promotor un coste excesivo que oculta ineficiencias de diálogo entre el equipo de diseño y el de
producción, con el descrédito final de la fachada ligera que se presenta como un producto inaccesible por precio.
8.3 Factores de eficiencia en obra.
Las técnicas industrializadas de construcción en seco se elaboran preferentemente en el taller donde se preparan la mayorparte de los productos por lo que se refiere a su corte y ensamblaje. Posteriormente se programan las condiciones deembalaje y transporte.
Aquello que permanece más en el aire y que por ello puede incidir desfavorablemente en el coste final es el rendimientoobtenido en los procesos de montaje a pie de obra. Los sistemas de elevación disponibles, las condiciones atmosféricas, lapresencia de otros oficios de la obra, la disponibilidad de energía, etc. son factores que, si no son adecuadamente previstos,pueden dar lugar a grandes ineficiencias que contrarresten la productividad adquirida en el taller.
8.4 Calidad económica del proyecto.
Es necesario asegurar la coherencia entre los diversos documentos del proyecto, especialmente entre la memoria y losplanos, enlazados a través de las correspondientes partidas de obra en el presupuesto. Es preciso detectar a tiempodisfuncionalidades, indefiniciones y omisiones susceptibles de provocar la aparición de precios contradictorios. Es necesarioasegurar que las partidas de obra tengan una descripción y valoración adecuada.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
95
8 Condiciones de coste de las fachadas:cómo se pueden ajustar los costes sin afectar la calidad
1. ENSAYOS FUNCIONALES DE LA FACHADA LIGERA ACABADA
Estos ensayos deberán evaluar el cumplimiento de los parámetros funcionales medidos a pie de obra (fachada ejecutada).Extensión: de forma estadística se seleccionará un número suficiente de módulos donde aplicar estos ensayos.
2. INEXISTENCIA DE DEFECTOS SUPERFICIALES VISIBLES
Parámetros: verificar la inexistencia de rayas, alabeamientos, decoloraciones, muescas, polvo, manchas, suciedad,irregularidades, fisuras, impactos, agujeros, piezas que bailan, etc.Extensión: se comprueban todos los elementos de la partida.
3. GEOMETRÍA: ¿COINCIDEN LAS TOLERANCIAS CON LAS ESPECIFICADAS?
Parámetros: verificar el espesor, altura, anchura, ajuste regular y suficiente, colocación de accesorios.Extensión: se recomienda comprobar todos los elementos colocados.
4. MATERIALIZACIÓN
Parámetros: verificar si los productos empleados se corresponden con las calidades especificadas para cada posición.Extensión: se recomienda comprobar todos los elementos.
5. CONDICIONES DE LOS BORDES INTERIORES DE UNIÓN
Parámetros: verificar el sellado, las fijaciones , la protección y las soluciones de continuidad.Extensión: se recomienda comprobar todos los elementos.
6. CONDICIONES DE LOS BORDES EXTERIORES DE UNIÓN
Parámetros: verificar el tratamiento de juntas, la protección a las personas, la protección a otros bienes próximos y lacompatibilidad.Extensión: se recomienda comprobar todos los elementos.
7. RECOPILACIÓN ACREDITACIONES CUMPLIMIENTO NORMATIVA
Parámetros: verificar las acreditaciones de empresa (ISO), de producto (AENOR), de procedimiento (DAU), de aplicador (APTO),etc. y también las garantías adicionales subrogadas.Extensión: se recomienda en general para todos los elementos idénticos.
8. INDICIOS INDIRECTOS DE LA CALIDAD
Parámetros: verificar los aspectos no directamente vinculados tales como:- Empresa ejecutante: calificación, recursos y referencias.- Albaranes de suministro de los productos utilizados (fecha de fabricación, fecha de suministro e identificación del lote).- Dietario del proceso de ejecución, desde la fecha de inicio hasta la fecha de finalización, con el correspondiente registro
de incidencias.- Instrucciones de acopio, de puesta en obra y de mantenimiento, elaboradas por el fabricante.Extensión: se recomienda en general para todos los elementos idénticos.
9. INFORMACIÓN TÉCNICA “AS BUILT” DE LA OBRA REALMENTE EJECUTADA
Parámetros: elaborada y aportada por el industrial que ha ejecutado la fachada.Descripción de referencia: la del proyecto
la de las interpretacionesla de las muestras aprobadasla de los cambios aprobados en la obra
Extensión: se recomienda en general para todos los elementos idénticos.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
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9 Condiciones de calidad de las fachadas:cómo se certifica la calidad de una fachada acristalada
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
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OFICINAS MERCEDES BENZ (VITORIA - GASTEIZ)
Este edificio ha sido diseñado por el estudio GLM Proyectos y responde a las
necesidades de expansión de las instalaciones de esta firma en Euskadi.
La plantilla que actualmente trabaja en estas nuevas oficinas es de 450 personas,
repartidas en tres plantas que se organizan alrededor de dos grandes patios
interiores que proporcionan luz natural. Los puestos de trabajo se distribuyen
en forma de “oficina – paisaje”: grandes espacios abiertos sin tabiquería sobre
los que se reparten las mesas de trabajo. En las zonas periféricas más próximas
a la fachada, quedan los despachos directivos y las salas de reuniones que cuentan
con un aislamiento acústico específico. Las paredes de los diferentes despachos,
tanto interiores como exteriores, son también de cristal, permitiendo así que la
luz natural llegue a todos los espacios interiores.
Los 2.500 m2 de fachada acristalada ligera se han realizado con la serie Mecano de trama horizontal. Uno de los factores que
influyó en la elección de la serie Mecano fue su particular sistema de junta de estanqueidad. Se trata de cuadros prefabricados
a medida del hueco, que no necesitan de soldadura en obra y, que por lo tanto, garantizan una calidad final muy estable. Esta
solución fue especialmente apreciada por el cliente en este proyecto ya que es un sistema similar al que se utiliza para las
juntas de acristalamiento en el sector de la automoción.
Obra: Oficinas de Mercedes Benz en Vitoria - Gasteiz.
Proyecto y construcción: GLM Proyectos.
Promotor: Mercedes España.
Carpintería de aluminio: Technal.
Instalador: Aluvitel (Red Aluminier Technal).
Soluciones utilizadas: Mecano trama horizontal.
10 Análisis de casos. Edificios resueltos con fachadas ligeras de Hydro Building Systems S.L.
Figura 10.2. Vista general del edificio de oficinas.
Acceso principal
Figura 10.3. Alzado principal.
Figura 10.4. Detalle serie Mecano.
Figura 10.1. Detalle de la fachada curva realizada con la
serie Mecano.
EDIFICIO ZEN (LISBOA)
Esta nueva aplicación de la serie Nuage para muros cortinas combina
un eficiente sistema de protección solar con un excepcional aislamiento
térmico.
La primera expeciencia de esta nueva aplicación de la serie NUAGE
se ha realizado en un edificio de oficinas situado en el Parque de las
Naciones de Lisboa. El Edificio Zen está constituido por dos torres
acristaladas de 13 plantas, unidas a una torre central donde se
concentran los accesos y los servicios de apoyo a las plantas.
Tales prestaciones se consiguen a través de una estructura modular
de perfiles de aluminio con rotura del puente térmico que aloja 3
elementos superficiales de cerramiento: un vidrio exterior de seguridad,
una cámara respirante con una persiana de láminas metálicas y un
vidrio interior doble de baja emisividad. Este conjunto acristalado
obtiene un aislamiento térmico pasivo de K=0,95 W/m2·Cº. La cámara
de aire está, en principio, cerrada y por lo tanto no permite la entrada
de polvo, ni necesita mantenimiento. Pero también respira: unos filtros
específicos aseguran el contacto con el aire exterior manteniendo así
el equilibrio higrométrico y evitando la formación de condensaciones en su interior.
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10. Análisis de casos. Edificios resueltos con fachadas ligeras de Hydro Building Systems S.L.
Figura 10.7. Vistas desde el interior y exterior del edificio.
AX082
Pieza deSeguridad
Vidrio exterior8 mm
Persiana delámina metálica
Vidrio interior32 mm de espesor
Sección vertical de un módulo respirante
Figura 10.6. Sección vertical de un módulo respirante.
Figura 10.5. Fachada respirante.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
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Un sistema domótico regula, en función de la incidencia del sol, el movimiento de la persiana de forma automática.
La construcción de la fachada se realizó utilizando la serie Nuage: los módulos respirantes en VEC (vidrio exterior encolado)se prefabricaron en taller y se instalaron posteriormente en la obra.
Obra: Edificio Zen de Lisboa.Proyecto: Broadway & Malyan.Promotor: Grupo Imocom.Constructora: Edimetal.Carpintería de aluminio: Technal.Solución utilizada: Muro cortina Nuage respirante.
EDIFICIO DE OFICINAS (MADRID)
Este edificio ubicado en la calle Alfonso XII de Madrid es el resultado de un proyecto de rehabilitación llevado a cabo por los
arquitectos Jerónimo Junquera y Liliana Obal. La obra fue merecedora de una mención en los Premios de Arquitectura del
Ayuntamiento de Madrid 2002, además de estar seleccionada para la VII Bienal de Arquitectura Española.
La intervención arquitectónica ha reconvertido en oficinas lo que era originariamente un archivo del Banco Central Español,
conservando únicamente el esqueleto estructural.
Se han replanteado totalmente las fachadas, los núcleos de circulación, los acabados interiores e incluso se ha realizado la
sustitución de una nave destinada a almacén por un edificio de nueva planta.
El emplazamiento tan privilegiado del edificio, que mira simultáneamente hacia el Parque del Retiro, el Jardín Botánico y el
perfil del Madrid viejo, determinaron una solución compositiva con grandes fachadas acristaladas que permiten unos espacios
interiores de trabajo con la mayor cantidad de luz natural y con unas espléndidas vistas.
Otro elemento arquitectónico a destacar es el atrio. La puerta principal, de intencionada ajustada altura, da paso a un espaciovacío interior iluminado cenitalmente, que enhebra los vestíbulos de todas y cada una de las plantas, rematándose en la 5ªplanta con un gran lucernario.
Tanto las fachadas retranqueadas de las plantas 5ª, 6ª y 7ª, como la escalera principal, el atrio y los patios, se cierran conun muro cortina de la serie Nuage de Technal, acristalado mediante el sistema VEC (vidrio exterior encolado).
Figura 10.9. Atrio del edificio.Figura 10.8. Vista general de las fachadas.
Obra: Rehabilitación de oficinas en calle Alfonso XII, 62. Madrid.Arquitecto: Jerónimo Junquera y Liliana Obal.Promotor: Inmobiliaria Colonial.Constructora: ACS.Carpintería de aluminio: Technal.Instaladores: Cerrajería Teófilo.Soluciones utilizadas: Muro cortina serie Nuage.
ÁREA TERMINAL Y EDIFICIO SATÉLITE DEL AEROPUERTO DE BARAJAS (MADRID)
El muro cortina modular Wictec de Wicona fué utilizado para construir la nueva Área Terminal y el Edificio Satélite queconfiguran la ampliación del Aeropuerto de Barajas (Madrid), una de las mayores obras de edificación de Europa.
El equipo técnico de Wicona participó en las fases del proyecto que se centran en las plantas bajas correspondientesal nivel de Llegadas.
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Figura 10.10. Fachada calle Alfonso XII.
Fachada calle Alfonso XII, 62
Figura 10.11. Vista general de las obras de ampliación del aeropuerto de Barajas.
Figura 10.12. El sistema de puesta en obra de los paneles de fachada ligera permiteuna velocidad de montaje promedio de 5 metros lineales por día y equipo.
10. Análisis de casos. Edificios resueltos con fachadas ligeras de Hydro Building Systems S.L.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
En mayo de 2002 se presentó su propuesta inicial de muro cortina modular. Sin embargo debido a las características singularesdel proyecto se optó por una solución a medida, a partir del producto Wictec de Wicona. La colaboración a pie de obra conlos arquitectos directores de la misma llevaron al desarrollo de hasta 14 perfiles nuevos, la total definición de cada uno delos detalles constructivos del proyecto y la elaboración de una muestra de trabajo 1:1 para definir la apariencia visual finalde la fachada.
La ejecución comenzó el mes de mayo de 2003 y se prevé la instalación, en el conjunto de los dos edificios, de hasta 4,2 Km.
lineales de fachada. Los paneles modulares que la componen se fabrican en taller y se trasladan a la obra totalmente listos
para ser instalados.
Obra: Área Terminal y Edificio Satélite del Aeropuerto de Barajas (Madrid).Proyecto: Estudio Lamela en colaboración con Richard Rogers & Partners.Arquitectos directores de obra: Stig Larsen y Jesús Hernández.Promotor: AENA.Constructora: UTE entre FCC, Dragados, Ferrovial, ACS, OHL y Sacyr.Carpintería de aluminio: Wicona.Instaladores:
- Área Terminal: Doval Building.- Edificio Satélite: UTE entre Estrumaher, Inasus y Vical.
Soluciones utilizadas: Fachada modular Wictec EL.
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Figura 10.13. Sección horizontal realizada en el encuentroentre montante y ventana.
Figura 10.14. Sección vertical realizada en el encuentroentre montante y ventana.
Figura 10.15. Esquema de montaje.
Chapaonduladatroquelada
Junquillo
TapaHorizontal
Contratapa
Remacheciego
Bandeja parachapa
Intercalario
Travesaño
Cierre depresión
Marco VentanaProy.Italiana
Hoja ventanaProy.Italiana
Maneta
Triple capa dePladur 12 mm
Aislante térmico Lana de roca enpanel sandwich de acerogalvanizado
7
1/2 Montante dcho1/2 Montante
izdo
Base est.
Pasador
To rnillosFijación travesaño
junta est. exterior
Embudo
Junquillo
TapaHorizontal
Contratapa
Remacheciego
Chapa onduladatroquelada
Intercalario
Bandejapara chapa
Chapa perfiladagrecada MT52Acero galvanizado
1/2 Montanteizquierdo
1/2 Montantederecho
Hoja ventanaproy.italiana
Marco ventanaproy.italiana
L 40 x 20 MMAcero galvanizado
El proyecto compositivo de la fachada planteaba destacar especialmente las tramas horizontales y verticales: paralograr tal efecto se extrusionó expresamente una tapeta de aluminio de 50 mm de profundidad.
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Figura 10.16. Vista interior de una de las habitaciones que goza de excelentes vistas hacia la renovada área urbana que rodea el Museo Guggenheim.
Figura 10.17. Un juego de tramas verticales y horizotales caracterizanla composición arquitectónica de la fachada principal.
Figura 10.18. Sección horizontal de los esquineros del muro cortina.
HOTEL MIRÓ (BILBAO)
El primer hotel-boutique de Bilbao nace según el estilo inconfundible del diseñador barcelonés Antonio Miró, pararesponder a un nuevo concepto de hotel urbano con una arquitectura y un diseño de interiores particulares, combinadoscon una funcionalidad y servicio personalizados.
Su concepción es fruto del trabajo conjunto del diseñador con la arquitecto Carmen Abad y la interiorista Pilar Líbano,que han cuidado hasta el mínimo detalle el resultado final utilizando siempre materiales nobles, mobiliario dediseño propio, acabados de alta calidad, así como las más avanzadas tecnologías.
El edificio, que había sido un hospital hasta la década de los 60, se ha rehabilitado íntegramente para que sus huéspedespuedan disfrutar de las espléndidas vistas hacia el Museo Guggenheim y la renovada ría de Bilbao. Con ese propósitose ha concebido la fachada principal, compuesta por un muro cortina realizado con la serie Mecano, el cual incorporaventanas practicables de hoja oculta de la serie Epure.
10. Análisis de casos. Edificios resueltos con fachadas ligeras de Hydro Building Systems S.L.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
En la fachada también se han utilizado dos perfiles esquineros a 90º, uno de ellos realizado con dos perfiles estándar de
muro cortina y el otro con marcos de la serie Epure colocados a testa, con lo que se consigue que los respectivos módulos
centrales dispuestos entre los perfiles de Mecano queden equidistantes. El acristalamiento se realizó con vidrios laminares
y con diferentes butilos de aspecto mateado y transparente.
Obra: Miró Hotel de Bilbao.Arquitecto: Carmen Abad.Ingeniería: Lantec.Promotor: Unileasing.Constructora: Lomsa.Carpintería de aluminio: Technal.Instalador: Tuxolan SAL.Soluciones utilizadas: Muro cortina serie Mecano y ventanas serie Epure.
EDIFICIO DE OFICINAS (MADRID)
El proyecto aborda la ordenación conjunta de dos áreas empresariales situadas sobre unas manzanas contiguas de una zona
industrial de Madrid. El objetivo era alojar las oficinas de varias empresas y entidades como Financia del Grupo BBVA, Bodegas
Barceló, la Consejería de Sanidad de la Comunidad de Madrid y el Departamento de Justicia de Menores, entre otras.
Los siete edificios exentos que configuran la totalidad del proyecto se ejecutaron en dos fases y en el plazo ajustadísimo
requerido por la promoción. En la primera fase se realizaron 3 edificios cuya imagen exterior se resolvió con volúmenes
simples y fachadas en líneas horizontales mediante franjas de carpintería y vidrio, alternadas con franjas de paneles
prefabricados de hormigón blanco. “Fuimos especialmente escrupulosos en la elección de la carpintería – explica la arquitecto
Carmen Molina Guerrero – ya que ésta se utiliza en un porcentaje muy similar al del cerramiento opaco, para así conseguir
una gran luminosidad interior”.
En la segunda fase, proyectada con posterioridad, se ejecutaron cuatro edificios. En las fachadas de estos edificios se
incorporaron algunos elementos diferenciados a base de muros cortina y grandes huecos. “Conseguimos unificar la imagen
de las dos promociones –continúa Carmen Molina Guerrero– mediante el mantenimiento de la horizontalidad, la misma
carpintería y un prefabricado de textura similar al de la primera fase”.
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Figura 10.19. Vista general del conjunto.
Los 20.000 m2 de fachada de muro cortina de los 7 edificios se instalaron en 12 meses empleando la serie Mecanoen la aplicación de trama horizontal. Para las puertas de entrada y sus respectivos cortavientos se utilizó la serie PLde Technal. Además se extrusionaron especialmente para esta obra los siguientes perfiles de remate: vierteaguasinferior exterior, alféizar superior exterior para la salida de agua, peana interior para los remates contra el trasdosadode placa de yeso laminada y remate contra el prefabricado de hormigón o GRC, según los casos.
Obra: edificios de oficinas ubicado en Julián Camarillo 4 y 6 de Madrid.Arquitectos: Javier Fernández Golfín, Javier Nabal Betere, Ana Hidalgo Crespo, Carmen Molina Guerrero.Promotor: Necsohenar.Constructor: U.T.E. Necsobal.Carpintería de aluminio: Technal.Industrial: Laguna Belvis.Soluciones utilizadas: muro cortina serie Mecano a trama horizontal, puerta PL, Sistema Technal.
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TUBO ATADO 45X45 SOLDADOAL 60X60 EXISTENTE
FORJADO
PR
EFA
BR
ICA
DO
GR
C
ANGULAR 60X60
TORNILLOAUTORROSCANTE
TUBO RECT ANGULAR100X50X4
TUBO ATADO 45X45 SOLDADOAL 60X60 EXISTENTE
TUBO RECT ANGULAR100X50X4
TORNILLOAUTORROSCANTE
PR
EFA
BR
ICA
DO
GR
CINTERIOR PERFIL VERTICAL
FORJADO
Figura 10.20. Sección horizontal de los ventanales corridos
de la serie Mecano una vez colocados en obra.
10. Análisis de casos. Edificios resueltos con fachadas ligeras de Hydro Building Systems S.L.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
EDIFICIO DE OFICINAS POLARIS WORLD (MURCIA)
Los arquitectos Francisco Cavas García, José Ramón López Muñoz y Jesús Ramón Ortín Avilés han resuelto la distribucióninterior de las oficinas enfatizando aun más la forma triangular de la parcela a través de la ruptura de su esquina con unagran fractura longitudinal que parte el edificio en dos. Se originan así dos nuevas aristas laterales totalmente acristaladasque forman sendos ángulos agudos de 21º. Entre ellas se sitúa el acceso general al corazón del edificio, un gran volumenque actúa como patio interior en torno al cual se organizan las áreas de trabajo.
Para aprovechar también al máximo la luz natural la propia cubierta se fractura en dos planos a dos alturas diferentes y secierra mediante lucernarios acristalados realizados con perfilería de la serie Mecano de Technal, creando así dos bandascontinuas de iluminación y ventilación.
La forma e imagen del edificio se refuerza con el uso en fachada de dos sistemas distintos pero en total simbiosis: un murocortina con vidrio de protección solar acabado en azul y unos paneles de aluminio del mismo color, dispuestos en líneashorizontales equidistantes que recorren todo el perímetro del edificio. Cumpliendo con la preferencia firme de los arquitectos
por un sistema de perfil oculto al exterior, el muro cortinase realizó con la serie WicSky SG de Wicona. Esta serieconfiere a la fachada una gran ligereza visual interior, reduceel vuelo final del vidrio sobre la parrilla y asegura una fácillimpieza y mantenimiento, al contar con el sistema de juntasellada.
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Figura 10.22. Detalle del lucemario realizado con perfiles de la serie Mecano.Figura 10.21. La fachada de acceso con el elemento de entrada a las oficinas.
Figura 10.24. La fachada norte está totalmente acristalada.
Figura 10.25. La fachada sur combina el muro cortina con el panelado de aluminio.Figura 10.23. En el patio interior central se ubican los accesos a las plantas, los ascensores,
así como los núcleos de instalaciones.
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Los perfiles de aluminio de la serie WicSky SG se extrusionaron expresamente para esta obra y se acabaron enanodizado plata mate. Además se habilitaron soluciones especiales de anclaje para puntos distanciados casi 6,50 mentre apoyos y 3,00 m entre montantes.
Obra: edificio de oficinas en Torre Pacheco (Murcia).Arquitectos: Francisco Cavas García, José Ramón López Muñoz y Jesús Ramón Ortín Avilés.Promotor: Polaris World, S.L.Constructor: Construcciones Torre Pacheco.Carpintería de aluminio: Wicona.Industrial: Mart Pinatar (Red Aluminier Technal).Soluciones utilizadas: Muro cortina WicSky SG .Fotografías: David Frutos.
Figura 10.26. Serie Wicsky SG.
Intercalario
Silicona
Sellado exterior Pieza fijación puntual
WicSky SG
10. Análisis de casos. Edificios resueltos con fachadas ligeras de Hydro Building Systems S.L.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
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11.1 Terminología técnica.
De acuerdo con la norma europea EN 13119 “Fachadas ligeras – Terminología”, las diversas partes y conceptos de una fachadaligera deben denominarse de la siguiente forma:
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
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11 Anejos
Travesaño inferiorElemento horizontal que forma parte del armazón secundario dela fachada, y que se halla situado en la base inferior de la fachadaligera. Por lo general soporta los elementos de cerramiento dela hilera más inferior (ventanas, vidrios, paneles).
Perfil de uso específico, continuo, bien entrante o en voladizo (conrespecto a la alineación de la fachada), instalado integrado o fijosobre los montantes, y que permite el paso de un cable deinstalaciones por su interior.
Ensamblaje de una o varias hojas de vidrio, encoladas entre sí obien selladas perimetralmente de forma hermética para delimitaruna cámara de aire, para asegurar mejores prestaciones tantotérmicas como acústicas.
Perfil de estanqueidad de material elastómero, situado entre lacara más exterior del elemento ciego de relleno y el marco que lorodea.
Pieza metálica fabricada específicamente para asegurar la conexiónmecánica entre la estructura de la fachada ligera y la estructuraprincipal del edificio.
Sistema de fachada ligera formado por paneles pre-ensambladosy acristalados en taller, que alcanza una altura de uno o más pisos.
Pieza de metal, madera o polímero que se coloca puntualmenteen la perfilería para ajustar en su marco el acristalamiento ocualquier otro panel de relleno.
Elemento horizontal que forma parte del armazón de la fachada,y que se halla en la parte más alta de la fachada ligera por encimade la última hilera de elementos de cerramiento (acristalamientos,ventanas, elemento de relleno, etc.).
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Travesaño inferior
Guía base
Acristalamiento aislante
Burlete exteriorde estanqueidad
Anclaje
Fachada panel modular
Calzo
Travesaño superior
11. Anejos
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Panel ciego de cerramiento compuesto por uno o más componentes(multicapa) y que se coloca en el interior de los marcos formadospor la retícula del armazón de la fachada ligera.
Perfil de estanqueidad, elastómero, situado entre la cara másinterior del elemento ciego de cerramiento y el marco que lo rodea.
Elemento vertical que forma parte del armazón de la fachada, yque se halla colocado en un lateral extremo de la fachada ligera,coincidiendo con la última columna de elementos de cerramiento(acristalamientos, ventanas, rellenos o puertas).
Trozo de perfil fabricado especificamente para asegurar la uniónpor ensamblaje entre dos perfiles de armazón tubulares.
Elemento vertical que toma parte del armazón secundario de lafachada el cuál separa, y por lo general también soporta, loselementos de cerramiento (ventanas, acristalamientos, rellenosy puertas adyacentes).
Perfil extruido de revestimiento exterior, que se clipa porabrochamiento sobre los montantes para asegurar un mejoraspecto arquitectónico.
Principio que consiste en la puesta en comunicación del aireexterior con el aire de las cámaras formadas en el interior de lafachada ligera. Para ello, los burletes de estanqueidad interioraseguran la estanqueidad al aire y los exteriores más bien funcionancomo pantalla paraguas. Un conjunto de orificios de ventilación yde recorridos de salida en zig-zag aseguran este equilibrado depresiones minimizando los efectos del viento sobre el burleteexterior.
Pieza metálica, por lo general de aluminio extruído, colocada enla periferia de los elementos de cerramiento (acristalamientos opaneles ciegos) con el fin de permitir la transmisión de esfuerzospor medio de los burletes de estanqueidad.
Elemento específico que forma parte del diseño constructivo deuna junta exterior. Su diseño permite eliminar las posiblesinfiltraciones de agua, mediante dispositivos de equilibrado de lapresión de una y otra parte de la piel exterior. Este elemento depantalla al agua funciona en combinación con el uso de burletesde estanqueidad y de recorridos de salida en zig-zag, para drenarlas gotas de agua.
Pieza de neopreno, plomo, madera u otro material adecuado, quese coloca bajo el canto inferior de una hoja de vidrio para su mejoracomodación en el marco.
Tramo de una fachada ligera comprendida entre dos elementoshorizontales consecutivos.
9 Elemento ciego decerramiento
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Burlete interior deestanqueidad
Jamba - montantede borde
Manguito
Montante principal
Embellecedoro tapeta de montante
Equilibrado de presión
Cubrejuntas a presión(tapajuntas)
Pantalla paraguas
Calzo de asiento
Antepecho
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DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
Elemento de cerramiento colocado en un antepecho.
Pieza fabricada para permitir el ensamblaje mecánico de un perfilde travesaño tubular y un montante.
Sistema de fachada ligera, montado en obra, ensamblando “in situ” entresí los distintos elementos del armazón y los elementos de cerramiento.
Pieza metálica diseñada para transmitir a la estructura del edificiolas cargas propias y las cargas aplicadas a la fachada ligera.
Técnica de puesta en obra de un cerramiento acristalado queresuelve la fijación de las hojas de vidrio que se solapan sobre sumarco mediante un sellado posterior adhesivo (se coloca unafijación mecánica oculta adicional de seguridad). Se obtiene asíuna fachada con aspecto enteramente de vidrio.
Técnica consistente en insertar un puente de ensamblaje entre elperfil exterior y el perfil interior de aluminio. Dicho puente estáformado por un compuesto sintético de muy baja conductividad térmica.Su objetivo consiste en reducir los flujos térmicos a través de dosmateriales en contacto que tienen una alta conductividad térmica.
Elemento horizontal que forma parte del armazón de la fachada,el cual separa y por lo general también soporta los elementos decerramiento (ventanas, acristalamientos, rellenos o puertasadyacentes).
Perfil extruído de revestimento exterior que se clipa porabrochamiento sobre los travesaños para asegurar un mejoraspecto arquitectónico.
Coeficiente de transmisión térmica global, entre el aire interior yel aire exterior, de uno o varios elementos de fachada, expresadoen W/m2K.
Película de material suficientemente resistente a la transmisióndel vapor de agua como para retrasar apreciablemente el paso dedicho gas entre ambientes con distinta humedad relativa.
Burlete de estanqueidad, aplicado entre el elemento extremo dela fachada ligera y la estructura principal del edificio.
Pequeña abertura practicada en una pared o en un marco deventana, a través de la cual el agua que haya podido acumularseen el interior es drenada hacia el exterior del edificio.
Deformación o combadura que sufre una estructura, relativa a lalínea recta que une los apoyos, debido a las cargas que incidensobre ella.
20 Panel de antepecho
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Espiga o enchufe
Fachadas con montantes y travesaños
Elemento de fijación
Sistema de acristala-miento estructural
Rotura de puentetérmico
Travesaño central
Embellecedor otapeta de travesaño
Coeficiente k
Barrera de vapor
Junta periférica
31 Orificio de drenaje
32 Flecha
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11. Anejos
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
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116
11. Anejos
11.2 Normativa.
NORMAS EN VIGOR EN ESPAÑA RELACIONADAS CON FACHADAS LIGERAS
NBE-AE-88 Acciones en la edificación
NB-CT-79 Condiciones térmicas en los edificios
NBE-CA-88 Condiciones acústicas en los edificios
NBE-CPI-96 Condiciones de protección contra incendios en los edificios
EN 12152: 2001 Fachadas ligeras. Permeabilidad al aire. Requisitos de funcionamiento y clasificación.
EN 12153: 2000 Fachadas ligeras. Permeabilidad al aire. Método de ensayo.
EN 12154: 2000 Fachadas ligeras. Estanquidad al agua. Requisitos y clasificación.
EN 12155: 2000 Fachadas ligeras. Estanquidad al agua. Ensayo de laboratorio bajo presión estática.
EN 12179: 2000 Fachadas ligeras. Resistencia a la carga del viento. Método de ensayo.
EN 12600: 2003 Vidrio para la edificación. Ensayo pendular. Método de ensayo al impacto para vidrio plano.
EN 13022: 2002 Vidrio para la edificación. Acristalamiento con sellante estructural. Parte 1: Productos de vidrio para los sistemas de acristalamiento con sellante estructural - Acristalamientomonolítico y múltiple apoyado y no apoyado.
ENV 13050: 2001 Fachadas ligeras. Estanquidad al agua. Ensayo de laboratorio bajo presión dinámica deaire y proyección de agua.
EN 13051: 2001 Fachadas ligeras. Estanquidad al agua. Ensayo "in situ".
EN 13116: 2001 Fachadas ligeras. Resistencia a la carga de viento-Requisitos y clasificación
EN 13119: 2002 Fachadas ligeras. Terminología.
EN 13501-1: 2002 Clasificación en función del comportamiento frente al fuego de los productos de construcción y elementos para la edificación.Parte 1: Clasificación a partir de datos obtenidos en ensayos de reacción al fuego.
EN 13501-2: 2004 Clasificación en función del comportamiento frente al fuego de los productos de construcción y elementos para la edificación.Parte 2: Clasificación a partir de datos obtenidos de los ensayos de resistencia al fuegoexcluidas las instalaciones de ventilación.
EN 13830: 2002 Fachadas ligeras. Norma del producto.
EN 14019: 2002 Fachadas ligeras. Resistencia al impacto. Requisitos de prestaciones.
EN 1991-1-1:2003 Eurocódigo 1: Acciones en estructuras.Parte 1-1. Acciones generales. Pesos específicos, pesos propios, y sobrecargas de uso en edificios.
EN-ISO 140-3: 1995 Acústica. Medición del aislamiento acústico en los edificios y de los elementos de construcción.Parte 3: Medición en laboratorio del aislamiento acústico al ruido aéreo de los elementosde construcción.
EN ISO 717-1: 1996 Acústica. Evaluación del aislamiento acústico en los edificios y de los elementos de construcción.Parte 1: Aislamiento al ruido aéreo.
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
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La norma EN 13830 especifica las características de las fachadas ligeras y aporta informaciones técnicas en relación a losdiversos requisitos de prestaciones que se aplican en Europa, así como los criterios de ensayo y la secuencia de ensayo alos que es sometido el producto, para demostrar su conformidad.
Esta norma se aplica a fachadas ligeras abarcando desde una posición vertical hasta 15º de la vertical, sobre la parte externadel edificio.
Los ensayos de resistencia a la intemperie dependen unos de otros. Los siguientes grupos de ensayos llevados a cabo deforma secuencial deben ser considerados como un solo ensayo a la intemperie. Todos los ensayos deben ser llevados a cabosecuencialmente de forma estricta, como sigue:
- Permeabilidad al aire, para su clasificación.
- Estanquidad al agua, bajo presión estática, para su clasificación.
- Resistencia a la carga del viento - Aptitud para el servicio.
- Permeabilidad al aire, repetición para confirmar la clasificación de resistencia al viento.
- Estanquidad al agua, repetición para confirmar la clasificación de resistencia al viento.
- Resistencia a la carga de viento, ensayo incrementado de resistencia al viento. Seguridad.
- Resistencia a la carga de viento, ensayo incrementado de resistencia al viento. Seguridad.
No debe realizarse ensayo alguno de esta secuencia hasta tanto los ensayos precedentes no hayan superado los criteriosde aceptación.
Como consecuencia de estos ensayos se puede clasificar cualquier sistema de fachada ligera como se indica a continuación:
Permeabilidad al aire
Las fachadas ligeras se ensayan de acuerdo a la norma EN 12153 y se clasifican de acuerdo a la normativa EN 12152.
Clases de permeabilidad al aire (A) basada en superficie total
Presión máxima Permeabilidad al aire ClasePmax (Pa) m3/ m2 h
150 1,5 A1
300 1,5 A2
450 1,5 A3
600 1,5 A4
600 1,5 AE
Clases de permeabilidad al aire (A) basada en longitud de junta fija
Presión máxima Permeabilidad al aire ClasePmax (Pa) m3/ m h
150 0,5 A1
300 0,5 A2
450 0,5 A3
600 0,5 A4
600 0,5 AE
118
11. Anejos
Clases de estanquidad al agua
Máxima presión de ensayo ClasePmax (Pa)
150 R4
300 R5
450 R6
600 R7
600 RExxx
Estanquidad al agua
Las fachadas ligeras se ensayan de acuerdo a la norma EN 12155 y se clasifican de acuerdo a la normativa EN 12154.
Estanquidad al agua. Ensayo "in situ"
Se trata de un ensayo suplementario, no requerido para los propósitos de clasificación de fachadas ligeras, que se
puede aplicar según lo descrito en la norma EN 13051. Esta norma define el método a utilizar para identificar los
puntos de fuga de agua en una fachada ligera concreta ya instalada en un edificio. Está destinado primeramente para
usarse donde se hayan producido fugas de agua, aunque puede usarse también en nuevas instalaciones cuando se
especifique.
Esta norma describe la forma cómo una superficie delimitada de una fachada ligera instalada en un edificio debe ser
sometida a una película continua de agua aplicada sobre su cara exterior.
Las ventanas y puertas incorporadas en el tramo de fachada ligera ensayado pueden ser sometidas a ensayo de la
misma forma.
Resistencia a la carga de viento
Las fachadas ligeras se ensayan de acuerdo a la norma EN 12179 y se clasifican de acuerdo a la normativa EN 13116.
Esta última especifica que, debido a las muy variadas disposiciones posibles en alzado y a las múltiples variantes
dimensionales admitidas por los diversos sistemas de fachadas ligeras, no resulta práctico clasificar, desde el punto
de vista estructural, la gran variedad de sistemas de fachadas ligeras existentes, por lo que se permite aplicar los
resultados de los ensayos precedentes de unas fachadas ligeras a otras construcciones idénticas, siempre que su
disposición en alzado y sus dimensiones sean similares.
119
DISEÑO DE FACHADAS LIGERAS
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Hydro Building Systems
Hydro Building Systems S.L.
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