Ejemplos Prácticos

DIMENSIONAMIENTOS DE VIDRIOS

La elección del espesor del vidrio está directamente relacionada con las presiones a las que va a estar sometido. Existen reglas de cálculo sencillas que nos permiten conocer de una manera aproximada el espesor necesario.

La resistencia a flexión del vidrio es el parámetro más importante a la hora de la elección del espesor del vidrio. Podemos caracterizar la resistencia de un vidrio a la flexión por el valor de la tensión necesaria para la ruptura del vidrio en extensión. Dicha tensión de ruptura tiene los valores siguientes:

  • Vidrio recocido: 400 a 450 daN/cm2. 
  • Vidrio templado: 1200 a 2000 daN/cm2. 
  • Vidrio semi-templado: 800 a 1300 daN/cm2.


En la práctica, teniendo en cuenta los coeficientes de seguridad, normalmente admitidos, para un vidrio monolítico, recocido, plano y no armado. El espesor mínimo teórico e teórico, es determinado por las fórmulas siguientes en función de los espesores convencionales.

E: espesor en mm.
P: presión aplicada en el vidrio (Pa).
S: Superficie del vidrio en m2.
L y l: en m.

  • Si el vidrio está colocado en cuatro apoyos:
a a

- Si el vidrio está colocado en tres apoyos:

Este vidrio es equivalente a un vidrio ficticio apoyado en cuatro lados, en el que una de las dimensiones será igual a la dimensión del borde libre y la otra a 3 veces la dimensión del borde adyacente al borde libre.

  • Borde libre es el lado mayor.
s a


  • Borde libre es el lado menor. s
  • Si el vidrio está colocado en dos apoyos:

aEn este caso el espesor del vidrio es sólo función de la dimensión sin apoyo, siendo independiente de la dimensión apoyada.

Como todos los tipos de vidrio no tienen, para el mismo espesor, la misma resistencia mecánica, se introducen unos factores de equivalencia que permiten a partir de un espesor calculado y conociendo el tipo de vidrio a utilizar calcular el espesor real a usar.

Tipo de vidrio

e

Vidrios armados

1.2

Vidrios templados  P <= 900 Pa

0.80

P > 900 Pa

0.75

Vidrios laminados Dos láminas del mismo espesor

1.30

Tres láminas del mismo espesor

1.60

Vidrios aislantes  Dos vidrios

1.50

Tres vidrios

1.70

Las presiones de viento a las que va a estar sometido un acristalamiento aparecen en la norma española NBE-AE88, estas cargas de viento dependen de la zona eólica en la que esté situado el acristalamiento, de la situación topográfica y de la altura de colocación. A continuación se presenta una tabla donde aparecen dichas cargas de viento.

Ejemplo de Dimensionamiento:

aAcristalamiento situado en Zaragoza, zona eólica Y, a 6 m de altura y en zona expuesta, carga de viento.

Supongamos un vidrio de dimensionesa y estudiaremos los casos de cuatro y dos apoyos.

  • 4 apoyos: a

Para esta situación podríamos utilizar las siguientes composiciones: un vidrio recocido de 8mm, un vidrio templado de 5 mm, o un vidrio laminado 4+4 mm.

  • 2 apoyos: 

(lado libre 2 m)

Para esta situación podríamos utilizar las siguientes composiciones: un vidrio recocido de 12 mm, un vidrio templado de 10 mm, o un vidrio laminado 8+8 mm.


CONDENSACIONES


Con el siguiente ejemplo se pretende demostrar el efecto del valor del coeficiente de transmisión térmica sobre la posibilidad de condensaciones en el interior del edificio.

Supondremos una temperatura exterior de 0º C y una temperatura interior de 20º C, y calcularemos la posibilidad de condensación para dos acristalamientos diferentes, vidrio simple de 6mm y doble acristalamiento con bajo emisivo.

- Coeficiente de Transmisión Térmica (Vidrio monolítico):

K = 5.7 W/m2K

Para que no se produzca condensación la Humedad Relativa del aire en el interior debe ser como máximo igual a Hi = 40 %

- Constante de Transmisión Térmica (Doble acristalamiento, bajo emisivo):

K = 1.6 W/m2K

Para que no se produzca condensación la Humedad Relativa del aire en el interior debe ser como máximo igual a Hi = 79 %

AHORRO ENERGÉTICO

Como ejemplo de ahorro energético vamos a calcular el ahorro en refrigeración que nos supondría el empleo de un doble acristalamiento con bajo emisivo con las siguientes característica: Factor Solar=38 % y coeficiente de transmisión térmica K=1.6 W/m2K=1.39 KCal/hm2K, en comparación con un vidrio simple de 6 mm, F.S.=85 % y K=5.7W/m2K=4.9KCal/hm2K. Calcularemos este ahorro para un edificio con una fachada de 50 m2 de acristalamiento, orientado al sur.

Flujo de calor

  • Por conducción:

Si queremos calcular el flujo de calor a través de un acristalamiento de área S, en un periodo de tiempo t, en el que la diferencia de temperatura entre el exterior y el interior es DT, tenemos que realizar la siguiente operación:

a

  • Por radiación:

El flujo por radiación viene dado por:

a
Donde FS es el factor solar, I es la intensidad de radiación media a, S es la superficie del acristalamiento y t es el número de horas de sol.

Para determinar el ahorro de refrigeración en todo el verano definimos los siguientes coeficientes:

Grados-día de calor: Resulta de multiplicar el número de días en los que la temperatura media en el exterior es superior a la temperatura interior del edificio por la diferencia entre la temperatura media exterior y la temperatura interior. Para Zaragoza se tiene una valor de 240 grados-día de calor.

Horas de Sol en verano: Es el número de horas de sol durante los días en los que la temperatura media exterior es superior a la temperatura interior del edificio. En Zaragoza el número de horas de sol en verano es 1433 h.

Con todo esto la ganancia de calor total en verano es:

  • Para un vidrio simple de 6mm.

Por conducción: a

Por radiación: a

Total: a

  • Para un vidrio doble con bajo emisivo.

Por conducción: a

Por radiación: a

Total: a

Con lo cual conseguiremos un ahorro relativo de energía de:

a

Con un rendimiento de 2000 frigorías por KWh nos supone un ahorro de 8082 KWh, es decir unas 2300 pts/m2.