Durabilidad del Vidrio
La durabilidad del vidrio se puede constatar en la mayoría de las ciudades que cuentan con antiguas iglesias. A menos que se rompan debido a cargas excesivas los vidrios se mantienen durante períodos muy largos. El vidrio se puede marcar por las inclemencias climáticas, pero sigue prestando servicio durante siglos de uso. Los primeros productores del vidrio trataban la producción como alquimia, pero el vidrio moderno es bastante uniforme y sus propiedades se regulan para lograr un desempeño consistente en el uso. Aparte de la tensión mecánica hay sólo unos pocos factores que dañan el vidrio.
La abrasión puede hacer que el vidrio se marque y que se eliminen los revestimientos aplicado que queden expuestos. La arena que vuela con el viento es un fenómeno natural pero no es común que esto ocasione daños mayores. La mayoría de los casos de vidrio de arquitectura dañado se debe a una mala manipulación del vidrio hasta e incluyendo la colocación, y posteriormente luego de la realización de reparaciones. A menos que se protejan las superficies del vidrio, la limpieza final puede descubrir depósitos de productos de cemento y yeso. Al intentar eliminar los depósitos, las espátulas o las areniscas que se depositan en las telas utilizadas para limpiar pueden ocasionar abrasión.
El ataque químico tampoco es un evento natural común. El agua dulce limpia no es una amenaza al vidrio, pero la lluvia ácida puede tener un efecto a largo plazo. El vidrio tiene buena resistencia a la mayoría de los ácidos con exposición a corto plazo. Los productos alcalinos pueden atacar la composición química de la superficie del vidrio. Los alcalinos se hallan en los cementos y por lo tanto la contaminación del vidrio durante la construcción puede ocasionar daño a menos que se elimine de inmediato. El agua que se escurre de ladrillos o concreto sobre la superficie del vidrio también puede contener suficientes químicos alcalinos para provocar un ataque al vidrio que se manifiesta con estrías sobre la superficie.
Las herramientas de soldadura utilizadas en las obras de construcción pueden provocar salpicaduras que pocean el vidrio. Las partículas calientes se funden con la superficie del vidrio o se caen dejando un hoyito. Los vidrios antiguos, es decir, previos a la producción moderna en volumen, pueden mostrar señales de poceado debido a los años de exposición al agua. Los elementos químicos del vidrio deben establecer un equilibrio entre las propiedades requeridas del producto – resistencia al ataque químico, resistencia, temperatura de fusión y dureza (facilidad para trabajar el material).
En la sección sobre la resistencia del vidrio se mencionan sus propiedades inusuales. En cuanto a la resistencia mecánica la durabilidad puede ser variable. La resistencia teórica del vidrio es extremadamente alta, pero nos es imposible alcanzar la resistencia total. A partir del momento en que se fabrica, el vidrio se manipula con maquinaria, etc. esto afecta la superficie del vidrio de una manera que no es visible a simple vista. Las fallas menores en la superficie permiten que se concentre la tensión, y luego cuando se encuentra bajo carga el vidrio se rompe debido a una imperfección. La falta de resistencia a un quiebre implica que una rajadura puede ir creciendo hasta que es evidente. En nuestros cálculos prevemos el impacto de las fallas y diseñamos alrededor de la resistencia más baja.
Los factores que afectan la fuerza del vidrio, y por ende su durabilidad, son:
Tamaño
Cuanto más grande el paño de vidrio, mayores serán las probabilidades de hallar una falla crítica.
Velocidad de carga mecánica
El vidrio puede soportar cargas aplicadas a altas velocidades mejor que la misma carga aplicada durante un período más largo. El vidrio sufre de corrosión por tensión. En la punta de una falla en el vidrio puede haber una reacción química con el medio ambiente. La humedad del aire reacciona con el sodio para hacer más marcada la punta de la hendidura. Con una punta más marcada en la hendidura la tensión se concentra aumentando el riesgo de falla. El potencial para la corrosión por tensión se relaciona al tiempo que está expuesto a la carga. Afortunadamente la relación es predecible y se puede calcular utilizando la constante de corrosión por tensión.
Estado de tensión
Cuando el vidrio tiene agujeros y marcas se crean áreas localizadas donde la tensión es mayor bajo carga. Cuando es necesario que el vidrio tenga este tipo de características, es importante tener un radio en los ángulos para tratar de reducir la concentración de tensión.
Cambios de temperatura
Cualquiera que haya sumergido un vidrio en agua muy caliente probablemente reconozca que al vidrio no le gustan los cambios bruscos de temperatura. Es sorprendente cuánto se puede calentar el vidrio durante el uso. El vidrio de control solar con altos niveles de absorbancia se puede calentar muy rápidamente cuando queda expuesto al sol. No es la temperatura absoluta que alcanza el vidrio que puede crear un problema. Con los materiales modernos de vidriado e incluso algunos más tradicionales el vidrio durante la noche puede quedar bastante frío en los bordes comparado al centro. Un amanecer a un bajo ángulo puede calentar el vidrio en el centro antes que los bordes tomen una temperatura uniforme. Los rasgos de diseño, como aleros o incluso edificios contiguos pueden tirar sombras sobre el vidrio, aumentando el problema potencial. El vidrio caliente intenta expandirse mientras que el vidrio frío alrededor de los bordes no se está expandiendo. La tensión que se crea alrededor del borde puede llevar a una rajadura en el vidrio. Es la diferencia de temperatura de un área a otra que constituye el factor crítico. Una vez que comienza la rajadura, con frecuencia comienza a extenderse sobre la superficie del paño de vidrio al aliviarse la tensión alta inicial. En los casos en que las condiciones se consideren poco usuales o se prevea el uso de vidrio de control solar recomendamos realizar un control de seguridad térmica. Si existe algún riesgo, hay varias soluciones que pueden reducir el riesgo a límites aceptables. Por ejemplo, un vidrio con templado térmico no correrá riesgo térmico.
Terminaciones de superficies y bordes
La aplicación de terminaciones al vidrio modifica la superficie y puede ocasionar cambios en la frecuencia con que se producen fallas críticas. Los bordes del vidrio suelen dañarse de manera más visible y pueden llevar a concentraciones de tensión.