Cuando el vidrio de un edificio se rompe peligrosamente, es un problema de diseño

Recientes incidentes en la ciudad de Melbourne (Australia), involucraron paneles de vidrio que se rompían “espontáneamente” y cuyos fragmentos cayeron cerca de peatones en la calle, concluyendo de esta forma que existen problemas de calidad en el vidrio, especialmente de las importaciones provenientes de China.

No es el origen del vidrio necesariamente la falla, muchas veces incide el diseño cuando se pretenden utilizar paneles vidriados templados monolíticos en aplicaciones con consecuencias potenciales de rotura peligrosa para las personas, como por ejemplo el utilizar un vidrio monolítico templado en una baranda externa que esta sobre un camino transitable. Al parecer la industria de la construcción ha olvidado lecciones del pasado.  

Es irónico que el problema este ocasionando confusión en Melbourne porque fue aquí donde el problema de la rotura espontanea de vidrio se tomó la escena mundial por primera vez en los 60´s, cuando 71 paneles de vidrio del primer rascacielos de Australia, ICI House (ahora el Orica House), se rompieron y sus fragmentos cayeron a la acera.

El problema de la rotura “espontanea” en el vidrio templado es algo ya conocido y es ocasionado por partículas microscópicas de sulfuro de Níquel (NiS) que en ocasiones están inevitablemente presentes en la mezcla de arena de que se utiliza para fabricar el vidrio. Estas partículas no representan un problema en el vidrio recocido, pero si pueden serlo para el vidrio templado térmicamente.

Ventana que fue destrozada por una piedra de NiS.

Foto: Giorgio Marfella

En el horno de recocido, las inclusiones de NiS se hacen más pequeñas, pero una vez que el vidrio templado se encuentra a temperatura ambiente, estas tienden a volver a su tamaño original. Si la expansión de la inclusión tiene una fuerza mayor al esfuerzo interno del material, entonces el vidrio se rompe y cuando el vidrio templado se rompe lo hace de manera repentina, sin señales de advertencia en una serie de fragmentos más pequeños, como una especie de grava pequeña.

Estas inclusiones se pueden detectar en el panel roto antes de que este caiga en pedazos y es por el patrón característico que radia desde el punto donde la partícula se expandió. Estas partículas con pequeñas, pero aun así se pueden detectar a simple vista una vez el panel se ha roto. Sin embargo, estas partículas son virtualmente imposibles de detectar y eliminar en fabrica con nuestros métodos actuales de fabricación del vidrio flotado. Así que el enfoque prevalente en la industria es el de gestionar el riesgo.

Para identificar los paneles templados que tienen riesgo de romperse debido a estas inclusiones, el vidrio debe calentarse nuevamente en otro horno, lo que acelera las condiciones a las cuales las inclusiones de níquel ocasionan la rotura. A este proceso se le conoce como HEAT SOAKING. Este proceso no elimina o quita las inclusiones del vidrio, pero induce a los paneles que las tienen a romperse durante el proceso en lugar de en la edificación. Este proceso es relativamente costoso porque los paneles entran al proceso uno a uno si en lotes, y si uno se rompe, todo el lote rompe.

La experiencia del ICI House en los 60´s fue lo que puso en enfoque sobre el problema de las inclusiones de Níquel. El descubrimiento se hizo gracias al trabajo de realizado por el científico de materiales Ron Ballantyne, del CSIRO, Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization mientras en investigaba la rotura de los paneles de la fachada este del edificio.

La historia del cómo se llegó a entender completamente el problema de la rotura espontanea y las implicaciones subsecuentes en la innovación en el vidrio y los estilos arquitectónicos modernistas- fue explorada en un estudio de la Universidad de Melbourne que se presentó el año pasado a la Sociedad de Historiadores Arquitectónicos de Australia y Nueva Zelanda.

Pero muy frecuentemente, la historia es olvidada y se pierde a memoria. Cuarenta años después del ICI House se presentó una falla espectacular en la estación Waterloo en Londres.

El problema central no es la baja calidad de los materiales importados, sino el entendimiento del buen diseño con vidrio, y el entendimiento de estándares australianos, así como internacionales relacionados con este frágil y sofisticado material.

El vidrio moderno siempre ha sido un producto de comercialización global. El vidrio que se rompió en el ICI House de hecho fue importado desde Bélgica. Los edificios australianos habían utilizados vidrio de fabricantes importado de los dos fabricantes dominantes de Estados Unidos hasta los 80´s, actualmente la mayoría del vidrio utilizado en la construcción es importada desde China.

La dominancia actual de China en el mercado es tal, que una ciudad tan tradicional en la fabricación de vidrio, como Toledo, Ohio en Estados unidos se ha volcado a las importaciones desde este país. Este vidrio ha sido utilizado en la construcción del Pabellón de Vidrio de Toledo, una joya arquitectónica en la que se encuentra la colección Libby-Owens-Ford, una de las más grandes completas colecciones de vidrio ene l mundo.

El vidrio templado tiene un problema inherente, y hay dos soluciones posibles al problema, pero las mejores soluciones se derivan de un buen diseño, y no necesariamente frenar el comercio global.

Una de las posibles soluciones pagar un poco más por un vidrio que haya sido sometido a este proceso del HEAT SOAKING, y así se evite la falla en cadena de suministro. Si el contratista no confía en que su productor extranjero este haciendo el proceso, puede considerar apoyarla industria local australiana en lugar de continuar comprando el vidrio importado más barato. La prueba de HEAT SOAKING minimiza el riesgo, pero aun así no puede garantizar que se elimine el problema, y no garantiza que algunos paneles todavía se puedan romper.

La otra solución es evitar el uso de vidrio monolítico en aplicaciones de vidriado superior o de techo, y optar por el vidrio laminado. En el laminado dos láminas de vidrio templado o recocido se unen mediante una entrecapa. Este vidrio laminado, se puede romper también, pero los fragmentos permanecen unidos evitando que caigan al piso.

Recientemente tres paneles del atrio del edificio de la Escuela de Diseño de Melbourne se rompieron debido a la misma razón que algunas de las barandas que se rompen y ponen en riesgo a los peatones en Melbourne. Pero no se presentaron consecuencias de riesgo debido a que el diseño del atrio fue concebido de una manera sensible y consciente pensando en las potenciales consecuencias de la rotura de los paneles. Las claraboyas estaban diseñadas con paneles de doble vidriado donde las láminas exteriores de la unidad estaban protegidas por un panel interno de vidrio laminado. Por eso el vidrio no cayó en el atrio sobre los peatones.

El asunto más importante del vidrio que sufre de rotura “espontanea” no es necesariamente la importación del material, sino la pérdida de memoria. La historia ha demostrado que se corren riesgos más altos cuando al diseñar el vidrio se ignoran las propiedades de este delicado material.

Un vidrio que se quebró en china gracias a una piedra de NiS.

Foto: Giorgio Marfella

Tomado de: https://pursuit.unimelb.edu.au/