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Arquitectura Pura

Historia y usos del vidrio en la arquitectura.

Tradicionalmente el vidrio en Arquitectura, está asociado primordialmente a la ventana, es decir, a la abertura en la pared, que deja pasar la luz y el aire en una construcción. En la Revolución Industrial, el vidrio plano se utilizó, además, para cubrir grandes espacios horizontales a modo de cubierta, montado sobre una estructura metálica de hierro fundido.

Evolución del vidrio como material arquitectónico

El vidrio en la naturaleza lo podemos encontrar en varias piedras como la: obsidiana, ágata, jaspe, cornalina, etc. Estas piedras son cristales de roca y cuarzo, formados por una alta presión y altas temperaturas características de las erupciones volcánicas. “Las culturas de la Edad de Piedra utilizaban el vidrio como herramienta y como punta para sus armas.

El vidrio más común es el llamado “Vidrio Calizo ya que se funde con mayor facilidad debido a su composición. “Contiene arena de cuarzo (69-74%), sodio (12-16%) y calcio (5-12%). Para darle color se le añaden distintos óxidos metálicos según el color que se deseé alcanzar: por ejemplo, el color verde se obtiene del Óxido de Cromo; el amarillo del Óxido de Hierro; el azul del Óxido de Cobalto; el café se obtiene con Óxido de Níquel y el rojo con Óxido Cloroáurico.

El Vidrio Calizo es propenso a romperse a altas temperaturas o en respuesta a un súbito cambio de temperatura. El vidrio es un material poco aislante del frío o calor y de los rayos ultravioleta. Estas características actualmente han sido mejoradas con la invención del acristalamiento de dos o tres piezas de vidrio, que consiste en colocar los vidrios de forma paralela en un marco de aluminio y separarlos por una cámara de aire hermético, que aísla la humedad y el vapor de agua.

En cada una de las caras de los cristales que dan hacia la cámara de aire se coloca una película plástica transparente de seguridad. Con las cámaras de aire se obtienen además otras propiedades:

  1. Disminuye la transferencia del calor o frío del exterior hacia el interior, dependiendo del tipo de vidrio que se utilice: de color, incoloro o reflectante.
  2.  Disminuye la transmisión del sonido del exterior al interior,
  3. se eliminan las condensaciones del vidrio en el interior.

Con una película de seguridad, se evitará el desprendimiento y la caída del vidrio en caso de rotura, así como la eliminación de los rayos ultravioleta.

El uso de vidrio en Roma

En Roma, a partir del siglo I D. de C.  y hasta el II D. de C., se desarrolló la producción de vidrio plano, utilizado principalmente en baños y edificios públicos, templos y para las estancias e invernaderos de las casas de la gente adinerada. La idea de utilizar cristal en las ventanas en aquel entonces sigue vigente hoy en día: la ventana con vidrio sirve para evitar las corrientes de aire, como aislante del clima exterior y como elemento de seguridad y privacidad.

catedrales romana vidrio
Vitrales de la Catedral de Reims en Francia.

En el Imperio Romano, el vidrio plano se producía a través de un método llamado “Moldeo Abierto”, el cual consistía en “vertir vidrio fundido en moldes rectangulares de madera ó piedra a los que previamente se les esparcía una cama uniforme de arena en su base. Por medio de unas pinzas metálicas se estiraba y se extendía hasta los bordes.

El vidrio quedaba con dos acabados; era liso y brillante en una cara y mate y rugoso en la cara que descansaba sobre la arena. Los cristales cortados a partir del vidrio rectangular eran fijados con argamasa o yeso sobre marcos que podían ser de madera, bronce, hierro o plomo.

Vidrio Soplado

El Vidrio Soplado fue inventado alrededor del año 30 A. de C., probablemente en las regiones localizadas al este del Mediterráneo. Este invento permitió la producción de vasijas, vasos y botellas de vidrio de forma más sencilla, rápida y barata. Este proceso de elaboración sigue vigente hoy en día.

Vidrio Soplado

El Método de “Vidrio Soplado”, consistía en sumergir una caña metálica hueca de hierro en un crisol de vidrio fundido, al adherirse una esfera de vidrio a la caña, con un movimiento circular continuo, se colocaba el vidrio 1330, un fabricante de vidrio de Rouen, Francia inventaría un proceso para producir vidrio plano.  Este proceso se conoce como “Proceso de Corona”. Básicamente se seguía el mismo proceso que con el “Vidrio Soplado”. Inicialmente se formaba por soplado una forma de pera o de cono con una caña de hierro; el cono se introducía brevemente en el horno para recalentarlo y poder seguir trabajándolo hasta llegar a una forma de vasija con una base grande plana y un cuello angosto; en la base plana se le insertaba otra caña de hierro para sujetarlo, mientras la caña original del soplado era retirada cortándole un pedazo de vidrio alrededor.

Entonces, la pieza era metida al horno nuevamente, abriéndose en esta parte para formar lentamente con un giro continuo y calor, un círculo plano con forma de disco de hasta 1.80 mts. de diámetro. Los discos de vidrio así formados se colocaban en posición vertical separados entre sí y se dejaban lentamente enfriar en un horno entre 1 y 2 días. El disco se cortaba en secciones rectangulares o cuadradas a escuadra, aprovechándose el 90% del vidrio. Ambas caras del vidrio quedaban con acabado liso y brillante, al no tener contacto alguno con otras superficies en el proceso.

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Venecia y la producción de vidrio 

De los siglos XI al XIII D. de C., la ciudad de Venecia fue el centro de producción de vidrio más grande de Europa. “Con el fin de conservar el secreto de las técnicas de elaboración del vidrio, el gobierno prohibió con la Pena de Muerte en el año 1474, la salida de los trabajadores o empresarios del ramo para trabajar en otras ciudades europeas, sin embargo y a pesar de esta medida, no fue posible evitar la migración de maestros vidrieros a países como Inglaterra, Holanda, Alemania y Francia.

El monje benedictino alemán Theophilus Presbyter (1070-1125) describió en su obra llamada “Sobre las Artes”, la técnica para fabricar el vidrio y construir vitrales, procedimientos que siguieron vigentes hasta principios del siglo XIX. Muy poco se sabría sobre la tecnología del vidrio en la Edad Media si no fuera por el diligente trabajo del monje Theophilus Presbyter. En las grandes catedrales románicas y góticas (1250-1600), los vitrales y rosetones ayudaron a promover el cristianismo entre las clases más desfavorecidas, representando pasajes bíblicos entre motivos florales y geométricos. La imprenta todavía no existía, por lo que los libros manuscritos eran escasos y había un gran analfabetismo en la población europea.  Ejemplos de estas catedrales son la Catedral de Notre-Dame y de Chartres en Francia; la catedral de Colonia y de Augsburgo en Alemania; la catedral de York y de Canterbury en Inglaterra y la catedral de Toledo y Burgos en España.

Para la construcción de estos vitrales, el monje Presbyter explicaba en su manual que “se utilizaban placas de “Vidrio Soplado” obtenido por el método que formaba discos planos (Proceso de Corona); que posteriormente se cortaban con herramientas de hierro calientes de acuerdo a un dibujo del vitral trazado previamente en un tablero de madera que servía de plataforma para ir colocando las piezas sección por sección; las cuales se unían con tiras de plomo, no sin antes de ensamblarlas pintarlas.

En Francia en 1676, se desarrolló otro método para producir cristales mucho más grandes que los obtenidos con los procesos de “Corona” y de “Vidrio Soplado”. El proceso consistía en lo siguiente: una olla calentada previamente, era llenada con vidrio caliente derretido. “Por medio de poleas, se movía esta olla y se vaciaba el vidrio líquido que contenía sobre una base plana de hierro fundido horizontal con barras perimetrales de sección cuadrada también de hierro que delimitaban la forma rectangular del vidrio y su grosor.

Una vez vertido el vidrio sobre esta base, se pasaba un pesado cilindro de hierro encima de esta capa de vidrio para emparejar el grosor y una vez enfriado el vidrio, era trasladado a un horno de enfriamiento que se tardaba hasta una semana en realizar una baja gradual de temperatura. Para pulir el vidrio, se colocaba sobre una losa plana de piedra y se fijaba a la piedra con una cama de yeso. Sobre el vidrio a pulir, se ponía una rueda en sentido horizontal que tenía distintas secciones de vidrio fijas a esta rueda y que quedaban paralelas al vidrio a pulir; entonces se vertía arena y agua y al girar la rueda lijaba el vidrio. Este proceso se repetía con la otra cara y concluía con una última pulida con una pasta de óxido de fierro.

La producción de vidrio espejo fue desarrollada en Venecia en el siglo XVI. La técnica consistía en aplicar una delgada capa de una amalgama de hojalata y mercurio en una de las caras del vidrio plano. Durante más de 100 años los fabricantes de vidrio espejo de Murano, proveyeron de espejos que eran enmarcados lujosamente para los grandes palacios de Europa. Sin embargo, el secreto de cómo fabricarlo llegó a manos de fabricantes de vidrio de Francia, Alemania e Inglaterra, quienes buscaron la manera de perfeccionarlo para poder producirlo de manera más económica y evitar el inconveniente de utilizar mercurio que es tóxico.

“En 1835 el químico alemán Justus Von Liebig (1803-1873) descubrió que una fina capa de plata obtenida a través de la reducción de nitrato de plata se podía adherir al vidrio plano. Este procedimiento perfeccionado permitió la producción en masa de espejos. Los espejos actuales “se producen dándole un baño de hojalata al vidrio en una de sus caras que servirá para se adhiera una capa de plata o aluminio espreada junto con un agente adhesivo. Posteriormente se le aplica un baño de cobre para hacer más resistente el espejo y finalmente viene una capa de pintura para proteger todas las demás capas aplicadas anteriormente.

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El americano John H. Lubbers diseñó en 1896, una máquina que podía, después de perfeccionarla, soplar cilindros de vidrio de 12 metros de altura por 75 cms. de diámetro. Este proceso permitió aumentar la producción, al grado de que una sola máquina podía en un solo día producir 600 m2 de vidrio plano. “El primer paso importante hacia la mecanización de la producción de vidrio plano fue el proceso llamado Lubbers, patentado en 1902, éste mecanizaba el estiramiento vertical de los cilindros de vidrio.

“En 1902, Emile Fourcault (1862-1919) y su socio Emile Gobbe (1849-1918) patentaron en 1902 la “Máquina para Fabricar Vidrio Fourcalt”, sin embargo, la refinación del invento para un proceso de producción tardó varios años y fue hasta 1914 que se empezó la producción mecanizada de vidrio plano de forma comercial bajo el proceso Fourcault.

En esencia el vidrio derretido era forzado a pasar a través de un dado de extrusión de cerámica que tenía una ranura larga con la sección del vidrio que flotaba sobre el vidrio. Al sumergir el dado debajo de la superficie, la presión hidrostática forzaba a que pasara un flujo de vidrio derretido por la ranura del dado; en ese momento un juego de rodillos lo subían y estiraban hacia arriba y conforme subía se enfriaba para ser cortado posteriormente.

El invento de Fourcault y Gobbe significó un impacto favorable para acelerar la producción de vidrio plano y para abaratar los costos, a tal grado que Bélgica se volvió en los años veinte del siglo XX en el más grande productor de vidrio plano del mundo. A este sistema para producir vidrio plano en México se le conoce como “Proceso de Estirado Vertical”.

En los Estados Unidos, en 1906 Irving Colburn (1861-1917) patentó una máquina para producir vidrio plano similar a la de Fourcault, sólo que, en lugar de realizarse el proceso de secado de forma vertical, era horizontal. No logró funcionar comercialmente en un principio.

La compañía Toledo Glass Company compró en 1912 la patente para seguir perfeccionando el proceso ideado por Colburn y en ”1916 vendió los derechos a la empresa Libbey Owens Sheet Glass Company, la cual empezó operaciones en una nueva planta construida ex profeso en 1917 con gran éxito. La máquina de Libbey-Owens tenía un tanque para vidrio fundido, que tenía unas barras de hierro que subían el vidrio verticalmente primero 2.40 mts. y después por medio de un cilindro de aleación de níquel y calor lo doblaban horizontalmente, transportándolo y enfriándolo por medio de rodillos movidos por motores eléctricos para después de recorrer un horno de enfriamiento de 60 mts. de largo, llegar a la mesa de cortado.

La velocidad de producción de este proceso variaba según el grueso del vidrio levantado por las barras de hierro y podía ser de 2.50 mts. a 65 cms. por minuto. Con este proceso sólo se requería un supervisor del proceso que realizaba la máquina y un cortador del vidrio. “La hoja de vidrio producida bajo este proceso es absolutamente plana y de grosor uniforme, así como libre de distorsiones.

En 1952, Alastair Pilkington (1920-1995) y Kenneth Bickerstaff de la compañía inglesa Pilkington Brothers Limited, inventaron y patentaron el proceso de fabricación del vidrio plano llamado “Vidrio Flotado” utilizado hoy en día en todo el mundo. “Tuvieron que pasar siete años e invertir más de siete millones de libra esterlinas (el equivalente a ochenta millones de libras a precios actuales) para desarrollar y perfeccionar el proceso. Este novedoso y revolucionario método se basaba en el principio físico de que cualquier líquido puede flotar sobre otro siempre que éste último sea de menor densidad que el primero.

Este principio también establece que las superficies superior e inferior de ambos líquidos serán perfectamente horizontales y paralelas. El vidrio plano de alta calidad en ambas caras y perfectamente uniforme y sin distorsiones se creaba vertiendo vidrio derretido sobre una tina que contenía estaño derretido. Con este procedimiento se evitaba la necesidad de lijar y/o pulir el vidrio en ambas caras que anteriormente era necesario. “Originalmente se producía vidrio solamente de 6 mm, actualmente se puede producir vidrios entre 1.8 y 19 mm.

Pilkington P.L.C. se convirtió en el mayor fabricante del mundo de vidrio plano flotado, Este vidrio plano es utilizado por la industria del automóvil y de la construcción a nivel mundial, Los Procesos Industriales para transformar al vidrio, requieren que se caliente hasta el estado plástico como son: El Soplado, Formado con Soplete, Soplado con Máquina, Doblado y Rolado. Las hojas de vidrio pueden ser sometidas a los siguientes Procesos Industriales: Corte y Maquinado CNC, Sandblasteado, Grabado y Corte con Láser y Agua.

Vidrio en Arquitectura

La primera construcción de vidrio a gran escala fue el palacio de cristal, que comenzó en 1850 en Hyde Park, Inglaterra. Este edificio de 992,000 pies cuadrados fue diseñado para albergar la Gran Exposición de 1851. Fue diseñado por Joseph Paxton, un jardinero y diseñador de invernaderos, y fue construido con 300,000 piezas de vidrio.

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El diseño incorporó secciones modulares, un método que era innovador en el momento que resultó en la construcción de la estructura en un tiempo récord.

Palacios de cristal
Palacio de Cristal de Londres

Las paredes y los techos se crearon a partir de marcos de hierro con los paneles de vidrio más grandes utilizados hasta ese momento. El Palacio de Cristal se trasladó después de la Gran Exposición a Sydenham Hill, donde permaneció hasta que un incendio lo destruyó en 1936.

Al igual que con el palacio de cristal, la introducción del hierro como material de construcción hizo posible que el vidrio se utilizara de nuevas formas para construir edificios. Las innovaciones en la fabricación de vidrio crearon vidrios más fuertes que permitieron el uso de paneles más grandes.

Los edificios actuales con revestimiento de vidrio han desafiado la construcción al utilizar esqueletos de acero delgados para soportar paredes de vidrio. Este tipo de vidrio suele ser laminado y con doble revestimiento.

Dos paneles de vidrio emparedan una capa de butiral de polivinilo para mayor resistencia, luego dos láminas de vidrio laminado se colocan en un marco separado por una capa aislante de gas argón. Esto hace que el vidrio sea fuerte y eficiente energéticamente.

Otro tipo de vidrio útil para la construcción es el bloque de vidrio. Los bloques de vidrio se patentaron en 1907 como una forma de mantener la luz entrando y permitiendo la privacidad.

Los bloques de vidrio se construyeron con dos paneles de vidrio colocados en un marco con un espacio entre los paneles. Estos bloques permitieron que las paredes y los techos se construyeran con vidrio tal como se construirían con ladrillos o bloques de piedra.

El vidrio es tan versátil que también se puede usar como material aislante, lana de vidrio y como refuerzo para plásticos (fibra de vidrio). El vidrio de tintado automático que se aclara u oscurece automáticamente para controlar la cantidad de luz solar que se utiliza se usa para ahorrar energía en edificios con grandes paredes de ventanas.

El vidrio en arquitectura del siglo XX

El uso del vidrio por parte de los arquitectos continuó evolucionando a lo largo del siglo XX, aunque la mayoría de los grandes y ambiciosos proyectos se limitaron a grandes edificios de oficinas con presupuestos masivos. La idea de transparencia y desmaterialización fue dominante durante este tiempo y los arquitectos de todo el mundo trataron de usar el vidrio para crear edificios «honestos» que se centraran en el sentido de la luz y el espacio. Uno de los mayores cambios durante estos años fue el alejamiento de ver el vidrio como sólo el material para las aberturas dentro de una estructura, sino más bien como el material para la estructura misma. Las pieles de vidrio se convirtieron en el desafío a enfrentar, donde una fina estructura de acero literalmente soportaba rascacielos de paredes de vidrio.

La Fábrica de Fagus en Alemania fue uno de los primeros edificios que empleó esta técnica. Esta fábrica urbana de zapatos fue diseñada por Walter Gropius en 1911 y usó una fina estructura de acero para sostener un muro de cristal completo para cumplir con el encargo del cliente de una perspectiva atractiva.

Una de las mayores hazañas de la arquitectura del vidrio en este siglo es el nuevo Planetario Hayden del Museo Americano de Historia Natural de Manhattan que abrirá sus puertas al público a principios de 2009. La esfera de acero del planetario es una estructura de 87 pies que puede acomodar a 585 personas. Lo que es tan impresionante es que parece flotar en el centro de un impresionante cubo de vidrio.

El vidrio en la arquitectura actual

Las constantes innovaciones en el vidrio y los materiales de construcción continúan aumentando las posibilidades de uso del vidrio en la arquitectura y hoy en día han dado lugar a algunos de los edificios más espectaculares que se puedan imaginar. Plásticos ligeros y resistentes, nuevos materiales de revestimiento y tecnologías de fijación han permitido una mayor experimentación con el vidrio y ha permitido a los arquitectos traducir muchos de estos estilos para que funcionen en el entorno doméstico y no sólo en los rascacielos de las empresas.

Otras innovaciones en el vidrio también han permitido que se convierta menos en un material de construcción y más en una característica de diseño en los hogares de todo el mundo. El vidrio es ahora más fuerte y seguro que nunca, lo que permite que se utilice en cualquier lugar, desde techos hasta escaleras y paredes interiores » el vidrio ya no es sólo para las ventanas y la ocasional puerta corrediza.

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