Fractura Térmica

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1.- Causa de la fractura por tensión térmica. Todo vidrio que está sometido a la radiación solar , absorbe calor, eleva su temperatura y se dilata. Sin embargo la elevación de temperatura no es igual en todo el vidrio, los bordes - usualmente protegidos por los marcos de las ventanas tienen menos temperatura que en el centro. Como consecuencia se produce una dilatación diferente entre centro y borde y, en caso de llegarse a la tensión de rotura, se puede producir la fractura por tensión (estrés) térmica.

2.- Factores a tener en cuenta para prevenirla a.- Material del marco Influyen en el estrés térmico: * Tipo de marco: si el marco es pobre conductor del calor, la temperatura de los bordes será menor y el estrés térmico mayor. * Color del marco Los colores oscuros absorben mas calor por lo que mantienen el borde mas caliente y disminuyen el estrés térmico * Aislamiento de la pared, si el marco esta térmicamente aislado del muro, los bordes del vidrio se calientan mas rápidamente y el estrés térmico será menor.

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b.- Tipo de radiación solar que le llega La intensidad de la radiación solar es sumamente importante en el desarrollo del estrés térmico y se ve influenciada por La ubicación geográfica del edificio Estación del año Presencia de nubes y polución atmosférica Reflectividad del terreno, etc.

c.- Variación de la temperatura entre el día y la noche La variación de temperatura del centro del vidrio acompaña la variación de temperatura del ambiente, pero la temperatura de los bordes varia mucho mas lentamente (por el efecto de retardo que crea el marco), por lo que se pueden generar tensiones térmicas excesivas.

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d.- Tipo de vidrio (absorción de calor) Los vidrios color absorben mucha mas energía que los vidrios incoloros, por lo cual son muy susceptibles a sufrir estrés térmico y debe estudiarse en cada caso la necesidad de termotratarlos. También deben ser termotratados los vidrios reflectantes colocados en cara 2

También debe tenerse en cuenta la tensión térmica en los vidrios laminados de control solar y los laminados color. La colocación de laminas de control solar son un factor de incremento del estrés térmico.

e.- Sombras externas Las sombras exteriores que se producen sobre un paño de vidrio (producidas por árboles, columnas, edificios vecinos, etc.) pueden generar tensiones térmicas al producir zonas de diferente temperatura. La intensidad del estrés estará determinada por la combinación de los factores que se están indicando en este informe.

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f.- Sombras internas Cortinas venecianas u otro tipo de sombras generadas en el interior del edificio, afectan la ventilación y libre circulación del aire en la cara interior del vidrio, además de poder reirradiar la radiación hacia el vidrio e incrementar su temperatura aumentando la posibilidad de estrés térmico. Entre el vidrio y las cortinas debe haber por lo menos 50mm para garantizar la libre circulación del aire.

g.- Tamaño y espesor del vidrio Cuanto mas grande y mas grueso es el vidrio, es mas difícil de manipular, cortar y colocar, por lo que es muy probable que se produzcan daños en los bordes lo que se convierte en una causa potencial de fractura térmica.

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h.- Estado de los bordes Dado que en casi todos los casos la rotura térmica se produce por la ampliación de una falla en el borde del vidrio, es de fundamental importancia que no se encuentren imperfecciones en los mismos, por lo que hay que asegurar un corte neto y limpio.

En el caso del vidrio laminado, los bordes de los mismos deben ser siempre pulidos o arenados antes de ser instalados.

i.- Fuentes de aire frío o caliente sobre el vidrio.Se debe evitar la acción directa de las fuentes de aire acondicionado frío/calor sobre la superficie del vidrio. Si no es posible se debe considerar la posibilidad de termotratar el vidrio.

j.- Quitar todas las etiquetas Las etiquetas pueden generar tensiones térmicas por su capacidad extra de absorción de calor.

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3.- Nivel de resistencia de diferentes tipos de vidrio frente al estrés térmico El listado siguiente muestra diferentes tipos de vidrios clasificados por su nivel de resistencia frente al estrés térmico desde el de mayor resistencia al de menor resistencia

Templado Templado y Laminado Termoendurecido Termoendurecido y Laminado Espesor débil (3 mm) Laminado 3 mm Fuerte espesor (5 mm o mas) Laminado 5 mm o mas Fantasía Armado

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4.- Diagnostico de fallas por estrés térmico El origen de una fractura por estrés térmico esta en el borde el paño o muy cerca de el y se inicia en forma perpendicular al mismo

Si la fractura es de baja tensión, se propaga a baja velocidad

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Si la fractura es de alta tensión, hay tanta energía almacenada que la fractura se divide en dos o mas ramas y se propaga a alta velocidad.

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Vidrio Templado

El vidrio templado es el resultado de someter a una luna o un impreso a un tratamiento térmico controlado. Con este proceso, en el que el vidrio se calienta hasta unos 700º para después ser enfriado bruscamente, se consigue que el producto base adquiera una mayor resistencia a los esfuerzos mecánicos y térmicos.

En caso de rotura, el vidrio templado se fragmenta en pequeños trozos no cortantes, lo que hace que sea un producto muy adecuado para aquellas aplicaciones en las que las exigencias de seguridad sean altas.

PROPIEDADES FÍSICAS

• Resistencia al impacto

Un vidrio de 8 mm. templado resiste el choque de una bola de acero de 500 grs. En caída libre desde una altura de 2 mtrs.

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Vidrio Templado

• Resistencia a la Compresión

El peso necesario para pulverizar un cubo de 1 cm. de lado es del orden de 10.000 Kg/cm2

• Resistencia a la Flexión

La tensión de rotura varía de 1.200 a 2.000 kg/cm2

• Resistencia a la Torsión

Ensayo realizado en un vidrio de 1000 x 330 de 6 mm de espesor. Se produce rotura bajo un ángulo de 27º , equivalente a 180 Kg de esfuerzo de torsión.

• Resistencia a la Tracción

Aproximadamente 1.000Kg/cm2

• Resistencia térmica

La resistencia al choque térmico es de unos 240º C

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Heat Soak Test

El vidrio puede tener oclusiones de sulfuro de níquel que al calentarse por encima de ciertas temperaturas no muy elevadas se excita vibrando, lo que origina tensiones puntuales en los vidrios templados y provoca su rotura espontánea. Este fenómeno es especialmente grave en las fachadas de muro cortina, pues el coste de reposición de una pieza es muy alto.

Para evitar este fenómeno nada es más seguro que someter todas las piezas a unas condiciones extremadamente adversas para que aquella que tenga oclusiones de sulfuro de níquel se rompa en el test. Esta prueba se conoce con el nombre de Heat Soak Test y,

En esencia, la prueba consiste en introducir las piezas en una cámara preparada para elevar gradualmente a lo largo de 5 horas la temperatura del aire hasta alcanzar casi 300 °C, mantenerla durante 6 a 8 horas, para luego ir disminuyéndola hasta 81°C en otras 12 horas.

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Es un vidrio que ha sido sometido a un proceso de calentamiento y enfriamiento controlado para aumentar su resistencia a las tensiones mecánicas y térmicas.

Este proceso es muy similar al que se aplica en la fabricación del templado, con algunas variaciones en el tiempo de enfriamiento y en la presión de aire utilizada, como consecuencia de estas variaciones el vidrio obtenido tiene características mecánicas , térmicas y de fragmentación propias que hace idónea su utilización en algunas aplicaciones constructivas.

Su resistencia a las tensiones térmicas y mecánicas es mayor que las del vidrio recocido (aproximadamente el doble) pero, en caso de rotura su fragmentación es muy similar ( en largas piezas y ramificaciones , desde el punto de impacto hacia los bordes del vidrio) lo que favorece que los trozos se queden sujetos al marco en lugar de desprenderse y caer al vacío.

Vidrio Termoendurecido

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Diferencias entre Templado y Termoendurecido

Vidrio templado

• Al romper se hace fragmentos pequeños

•Tensión de rotura 4 veces superior al vidrio recocido

• Falta de planimetría

• Posibilidad de roturas espontáneas

Vidrio termoendurecido

•Roturas segura, el vidrio no se desprende

•Tensión de rotura 2 veces superior al vidrio recocido

•No se producen roturas espontáneas