Fachadas filtrantes

1 UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE CATALUNYA LÍNEA DE CONSTRUCCION Y NUEVAS TECNOLOGIAS MASTER OFICIAL UNIVERSITARIO TECNOLOGIA EN LA ARQUITECTURA ESTUDIO DE SUPERFICIES TRASPARENTES COMO FILTRO DE FACHADA FACHADAS FILTRANTES TRABAJO FINAL DE MASTER TFM Autor: ESTEBAN MARTÍNEZ GÓMEZ DIRECTOR DEL TFM: JOAN LUIS ZAMORA MESTRE CURS 2009-11 2 INDICE 1 - INTRODUCCIÓN. ........................................................................................................................ 4 2 – ANTECEDENTES. ...................................................................................................................... 10 2.1. HISTORICOS............................................................................................................................... 10 2.2. TECNICOS .................................................................................................................................. 13 2.3. PLASTICOS ................................................................................................................................. 16 3 - OBJETIVO Y METODOLOGIA ................................................................................................. 18 3.1. OBJETIVO .................................................................................................................................. 18 3.2. METODOLOGÍA ......................................................................................................................... 18 4 - ESTADO DEL ARTE. .................................................................................................................. 19 4.1. TEJIDOS SINTETICOS .................................................................................................................. 19 4.2. TEJIDOS METALICOS .................................................................................................................. 22 4.3. LAMINAS PERFORADAS. ............................................................................................................ 26 4.4 METAL EXPANDIDO O DEPLOYE .................................................................................................. 29 5 - CONCEPTOS ESTUDIADOS. ................................................................................................... 30 5.1. FILTRO ....................................................................................................................................... 31 5.2. TRANSPARENCIA ....................................................................................................................... 31 5.3. RADIACIÓN SOLAR .................................................................................................................... 34 5.4. LUZ NATURAL ............................................................................................................................ 36 5.5. DIFRACCIÓN .............................................................................................................................. 37 5.6. VIENTO ...................................................................................................................................... 39 5.7. SONIDO ..................................................................................................................................... 40 6 - METODO EXPERIMENTAL ...................................................................................................... 41 6.1. COMPARACIÓN DE DIMENSIÓN ENTRE FILTROS ........................................................................ 41 6.2. COMPARACIÓN RELACION PESO / APERTURA ENTRE FILTROS ................................................... 42 6.2.1. COMPARACIÓN RELACIÓN PESO / APERTURA ENTRE FILTROS SINTETICOS .......... 43 6.2.2. COMPARACIÓN RELACIÓN PESO / APERTURA ENTRE FILTROS METALICOS ........... 44 6.3. COMPARACIÓN RELACIÓN RADIACIÓN SOLAR / APERTURA ENTRE FILTROS .............................. 45 3 6.3.1. COMPARACIÓN RELACIÓN RADIACIÓN SOLAR / APERTURA ENTRE FILTROS SINTETICOS ............................................................................................................................... 48 6.3.2. COMPARACIÓN RELACIÓN RADIACIÓN SOLAR / APERTURA ENTRE FILTROS METALICOS. ............................................................................................................................... 49 6.3.3. TRANSMISIÓN SOLAR SEGÚN EL COLOR ..................................................................... 50 6.3.4. REFLEXION SOLAR SEGÚN EL COLOR .......................................................................... 51 6.3.5. ABSORCIÓN SOLAR SEGÚN EL COLOR ......................................................................... 52 6.4. COMPARACIÓN DE TRANSMISION SOLAR ENTRE OTROS FILTROS .............................................. 53 6.5. COMPARACION RELACION TRANSMISION LUMINICA / APERTURA ENTRE FILTROS. ................... 55 6.5.1 COMPARACIÓN RELACION TRANSMISIÓN LUMINICA / APERTURA ENTRE FILTROS SINTETICOS ............................................................................................................................... 56 6.5.2. COMPARACIÓN RELACIÓN TRANSMISIÓN LUMINICA / APERTURA ENTRE FILTROS METALICOS. ............................................................................................................................... 57 6.6. COMPARACIÓN RELACION PERMEABILIDAD AL AGUA / APERTURA ENTRE FILTROS .................. 58 6.7. COMPARACIÓN RELACIÓN PERMEABILIDAD AL VIENTO / APERTURA ENTRE FILTROS ................ 60 6 – CONCLUSIONES ....................................................................................................................... 63 6.1. RADIACIÓN SOLAR E ILUMINACIÓN. ..................................................................................................... 63 6.2. AGUA, VIENTO Y SONIDO. ................................................................................................................. 64 6.3. PESO Y ESTRUCTURA ........................................................................................................................ 65 6.4. OTRAS ALTERNATIVAS. ..................................................................................................................... 65 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................ 68 4 Envoltorio al edificio del parlamento alemán (Christo 1995) 1 - INTRODUCCIÓN. La superficie de la fachada ha sido concebida para protegernos de los fenómenos naturales, y pareciese que buscara una estanqueidad a estos fenómenos. Sin embargo el uso de una primera piel transparente, traslucida y transpirable nos ha encaminado a una nueva exploración de productos que actuando como filtros sobre la fachada, generan una serie de condiciones favorables para el confort interior de la edificación. La búsqueda de la eficiencia energética que ha traído las crisis del petróleo y el anhelo por la disminución de la contaminación ambiental, ha hecho que la 5 construcción, en las cuales se da el 40 % del consumo de energía mundial en su construcción y que además produce el 30% de emisiones de C02 durante su uso, este innovando constantemente en este aspecto. El elemento arquitectónico en el que más se está investigando para lograr buenos resultados en términos de eficiencia energética es la fachada, ya que de ella dependen las condiciones del interior del edificio, y por lo tanto de las exigencias energéticas que necesite el edificio para brindar confort al usuario. Se han implementado todo tipo de combinaciones de materiales y sistemas, dentro de los cuales se destacan las fachadas dobles o multicapas. Protecciones solares, Barrio el Raval, Barcelona Julio 2011 Dentro de las fachas multicapas, el desarrollo de la fachada ventilada comprueba el buen comportamiento de una fachada al tener una cámara de aire interior. El estudio del comportamiento de cada una de las capas de la fachada, tanto la exterior como la interior, considerando las necesidades de cada una de ellas, ha llevado a otros tipos de combinaciones, el número de capas puede variar, y las prestaciones exigidas pueden ser divididas entre las múltiples capas, la 6 distancia entre ellas produce diferentes efectos, todo esto es fundamental a la hora de calcular las necesidades ambientales al interior del edificio. Esquema de la búsqueda del confort por medio de sistemas de doble piel. Dentro de estos parámetros de crear múltiples capas que permitan al edificio comportarse eficazmente en su interior, se está dando una nueva generación de edificios con doble piel, una en contacto con el interior asegurando la estanqueidad frente al aire, lluvia y sonido, y una segunda que sirviendo como un filtro, permite discurrir estos aspectos pero protege al edificio frente al sol, al viento, a la intrusión, además de disminuir los efectos de los primeros fenómenos. Mumuth Music and Theater school, Graz, Austria, Ben Van Berkel, UN-Studio 7 Esta segunda piel, o piel exterior puede tener una autonomía frente a la fachada interior, y sin embargo ser complementaria de esta, permitiendo a sus usuarios tener privacidad además de tener visibilidad hacia el exterior, temas con los que ha tratado la fachada desde sus orígenes. Estudiar y entender los productos y materiales que se estén usando como filtro de estas fachadas dobles es fundamental para la continua innovación tecnológica que permita a las edificaciones ser cada vez más eficientes en sus consumos energéticos. Casa Transpirable. Maresme Barcelona, Alfons Soldevila Pero no solo debemos observar estos filtros desde el punto de vista de sostenibilidad y medio ambiente, también deben revisarse desde el punto de vista plástico, de uso, de lenguaje arquitectónico. 8 Burka, traje tradicional Afgano Es claro que estos productos no solo nos permiten tener un filtro frente a los fenómenos naturales, también nos permiten tener un filtro frente a los fenómenos sociales, como son la privacidad, la seguridad frente a la intrusión, y la comunicación que queramos mantener desde nuestro edificio. Diseño Franz Karl Dealavilla: Domino-Entwurf, 1910 El uso de filtros tiene un propósito inicialmente técnico, pero después de la técnica debemos entender su plástica. 9 Izq. Publicidad en Plaza Catalunya (julio 2011) Der. Hotel Arc del Teatre. Barrio El Raval, Barcelona. EQUIP Xavier Claramunt, 2011 Estos filtros tienen orígenes y usos diferentes a los de la piel exterior de una fachada y por lo tanto del acabado de esta, esta búsqueda de nuevas estéticas y lenguajes plásticos ha llevado a experimentar con productos que tienen usos originalmente industriales, o hasta publicitarios. Serigrafía con publicidad en aerobús, Barcelona Julio 2011 16 En todos los casos de control solar encontramos una tendencia, y es mantener la autonomía de estos elementos con respecto a la fachada en contacto con el interior, y es que desde los balcones, box Windows europeos o storme Windows americanos se ha observado que esta transición entre el interior y el exterior se encuentran muchos beneficios. El tema de esta transición y el tema balcones no serán abordadas en esta tesina. El tema que nos atañe es la piel exterior, el primer filtro antes de entrar al ámbito de nuestra construcción. 2.3. PLASTICOS Dejando atrás la congruencia entre el espacio interior y el exterior planteado por el movimiento moderno, y encontrándonos con edificios que pueden variar de uso en su vida útil, nos encontramos con una nueva exploración de la arquitectura. Venturi, Izenour y Scott Brown, Recomendación para un monumento. 17 La sociedad cada vez está más abierta a recibir nuevos lenguajes, recibe materiales que normalmente estaban condenados a un uso industrial. Y el lenguaje que permiten estos productos nos lleva a entender la arquitectura no solo como contenedor de un uso, sino como expositor de una idea. La mayoría de estos productos usados como filtros permiten la posibilidad de emitir imágenes, de tenerlas inscritas en su propia composición, o de servir como pantallas en las cuales pueden ser proyectados diferentes contenidos. Entender sus posibilidades plásticas, sus texturas, colores y aplicaciones es fundamental para la congruencia entre concepto y materialización. Fachada en sistema Media mesh de GKD en Milán, Italia. Vemos el contraste entre la superficie solida y estática del Duommo de Milán, y esta superficie de tejido metálico acompañado de leds que le proporcionan la posibilidad de transmitir imágenes 18 3 - OBJETIVO Y METODOLOGIA 3.1. OBJETIVO El objetivo principal es analizar los productos que por medio de su apertura se comportan como un filtro sobre la fachada. Estudiar la capacidad de filtración relacionada con el porcentaje de apertura y su forma. Además de observar los efectos lumínicos y ambientales producidos por la configuración de estas aperturas. Y de este análisis, desarrollar una matriz que permite definir criterios para elegir el material y producto adecuado a las necesidades que busque el proyecto arquitectónico, entendiendo sus debilidades y fortalezas. 3.2. METODOLOGÍA Se realizó un análisis comparativo entre los diferentes productos que pueden servir como revestimiento de fachada generando un filtro. Este análisis se desarrollo basado en la apreciación de muestras solicitadas a las empresas que producen este tipo de filtros. Se investigó documentalmente las técnicas y lenguajes con las que se han construido filtros por medio de superficies. Buscando ejemplos desde la arquitectura vernácular, hasta nuevas técnicas contemporáneas. Se hizo una simulación en campo del comportamiento de los diferentes filtros analizados. 19 Se hicieron pruebas de capacidad de filtración de la radiación solar, de la luz, del agua y del viento. Se desarrolló por medio de este método experimental una matriz que agrupó la información obtenida, de la cual se generó unos graficos para facilitar su lectura y visualización. 4 - ESTADO DEL ARTE. Para establecer el estado del arte se estudiaron los catálogos de las empresas que producen estos filtros, además se solicito muestras con las cuales se desarrollo el método experimental. 4.1. TEJIDOS SINTETICOS Izq. Nudos y entrelazos. Der. Uso de tejidos y celosías para generar un habitáculo. Los tejidos tienen una historia que acompaña al hombre desde sus orígenes, y se les ha conferido el uso de filtro y cobijo como función principal. Desde la edad de piedra se encuentran telas realizadas por los hombres a partir de fibras naturales, durante miles de años han evolucionado en su confección, y en sus 20 materiales, pero solo hasta finales del siglo XIX nos encontramos con fibras artificiales para realizar los tejidos. Izq. Nueva sede Iguzzini, Sant Cugat del valles. España. Miàs Arquitectes 2011 der. Interior de habitación Hotel Arc del Teatre. Los tejidos utilizados como elementos arquitectónicos, según Semper son el origen de la pared y del espacio arquitectónico. Normalmente en la arquitectura tradicional los tejidos fueron usados como cortinas, estores o toldos. Siempre fáciles de usar, de poner o retirar. Después de ver las prestaciones como filtro, han empezado a usarse como acabado de fachada, utilizando sus características en mejora de las condiciones del interior del edificio. El tejido plano es el más sencillo; está formado por dos grupos de hilos que se cruzan en ángulo recto, uno de cuyos grupos llamado urdimbre, sigue la dirección longitudinal del tejido y el otro llamado trama sigue la dirección transversal del tejido. El tejido de punto en el que se utilizan agujas, para formar una serie de mallas entrelazadas a partir de uno o más hilo, o de un conjunto de hilos, es otro tipo de tejido. Las mallas se introducen unas dentro de las otras; dándole gran elasticidad en ambos sentidos. En el caso utilizado para fachadas los más comunes son los tejidos planos. 21 Sistema Precontrain, Tejido Ferrari Stamisol Ft 381, donde se mantiene tenso los hilos mientras se recubre. El caso de esta tesina aborda tejidos sinteticos, los cuales están compuestos por tres tipos de materiales. Fibras de celulosa extraida de la pulpa, fibras plásticas y fibras de origen mineral como la fibra de vidrio. Los materiales utilizados tienen propiedades ignifugas en algunos casos como el Trevira, otros con propiedades de resistencia a la tracción. Son usados fibra de poliéster/PVC, fibra de vidrio / silicona o fibra de vidrio / PTFE, etc. En la mayoría de los casos de los tejidos utilizados en fachada son posteriormente recubiertos por polímeros, brindándoles color, mayor resistencia, mayor reflexión, etc. Dependiendo de las prestaciones que se busquen. Existen procedimientos como el de STAMISOL® FT que está fabricado según la tecnología Précontraint® FERRARI®, la cual consiste en ejercer un pretensado sobre el tejido a lo largo de todo su ciclo de fabricación y de revestimiento. Este tensado se realiza en las dos direcciones del tejido. Este procedimiento permite obtener tejidos con una gran estabilidad dimensional y resistente al desgarro y a la deformación. Las empresas de tejidos son mas consientes de las implicaciones que tienen sus productos como filtro, por lo que encontramos diferentes estudios y ensayos que han practicado sobre sus diferentes productos. 22 Es probable que este interés este basado en la experiencia de uso de sus tejidos como toldos y estores, además de tener un mercado mas antiguo en este tipo de soluciones. Esquina Balmes con Ronda Universitat, Barcelona, España. Julio 2011. Vemos a solo dos operarios cambiando la tela de toda la fachada 4.2. TEJIDOS METALICOS Expomedia, saarbucken, Alemania, Kramm&Strigl La producción de los hilos metálicos se puede dar por varios procesos, unos se producen en base a barras de acero que por medio de laminación en caliente pasan a través de hileras con un orificio que puede tener diámetros de 1 a 55 23 mm de diámetros. Otros se estiran en frio, los cuales posteriormente son sometidos a una combinación de endurecimiento por deformación y tratamiento térmicos, Proceso de fabricación de tejido metálico Estos procesos permiten tener una variedad de calibres y resistencias. Los proveedores de acero pueden suministrar más de 250 diferentes tipos de cables. Algunos patrones de tejido. Existen flexibles y rígidos. 24 En los tejidos metálicos se emplean cables de acero redondos y planos, al igual que en los textiles, dos sistemas de hilos se entrelazan. Un hilo más dúctil paralelos a la longitud de la tela, y uno mas rígido en el sentido transversal, que a menudo son más gruesos que los longitudinales. Por lo que en el sentido longitudinal se debe mantener una tensión constante durante el proceso de construcción, posteriormente se debe mantener la tensión para evitar deformaciones. Montaje de Tejido metálico. Como en la mayoría de los textiles, se encuentra un lado hacia el cual se da el acabado y otro con protuberancias. Sin embargo también se pueden realizar tejidos con doble cara o planos. Las mallas se caracterizan por el patrón de tejido de la trama, por el diámetro de los hilos, por los puntos de cruce que se dan, el área de apertura, el ancho de la malla, el largo y el espesor de la tela. También se debe tener en cuenta la tensión con la que se debe instalar para evitar deformaciones sobre la fachada. Con base en el patrón de malla, la interacción de la luz varía con el material, se pueden tejer de manera que la trama de los alambres produzca diferentes densidades. 25 Tejidos cerrados, apretados pueden bloquear completamente la iluminación, mientras que los patrones abiertos permiten diferentes grados de luz, de hasta 70% de superficie abierta. Existen tipos de soportes que tiene la capacidad de recibir fuertes tensiónes de viento, descargando la energía producida sobre la tela, para finalmente volver a tomar la dimensión original y mantener la tensión necesaria para su estabilidad. Requiere de un mínimo soporte estructural, ya que su estabilidad formal se da por el propio peso y la fuerza que genera en la tensión de sus hilos. Básicamente debe tener un soporte superior, dejar descolgar el material, el soporte inferior y si es el caso algunos soporte intermedios que tendrían una función más de estabilidad y de mantener una distancia constante con respecto al edificio que de soporte estructural. En general los tejidos tienen una flexibilidad longitudinal, y una estabilidad de las barras transversales de manera que la malla pueda ser fácilmente sometida a tensión en una dirección sin dejar de ser rígida en la otra. Se producen mallas de hasta 8 metros de ancho, con longitudes limitadas por temas de transporte, almacenamiento y montaje. Diversos sistemas de anclaje para tejidos metálicos. 32 Segun Gyorgy Kepes, en su libro T he language of vision, Paul Theobald, Chicago 1944, pg 77 : ¨Si uno ve a dos o más figuras superpuestas entre sí, y cada uno de ellas reclama para sí la parte superpuesta común, entonces uno se enfrenta a una contradicción de dimensiones espaciales. Para resolver esta contradicción se debe asumir la presencia de una calidad óptica nueva. Las figuras están dotadas de transparencia, es decir que son capaces de compenetrarse sin destrucción óptica de cada una de ellas. Sin embargo, la transparencia implica algo más que una característica óptica, implica un orden espacial más amplio. Transparencia significa la percepción simultánea de distintas localizaciones espaciales. El espacio no sólo se aleja sino que fluctúa en una actividad continua. La percepción de la posición de las figuras transparentes son equivocas, uno ve la figura ahora como la más cercana o como la de mas allá.¨ Por lo tanto no debería pensarse en la transparencia únicamente en términos de luz, también se debería analizar en términos espaciales, ambientales. Existen varios fenómenos que producen la transparencia o traslucidez y encontramos una definición bastante acertada que nos proporciona un artículo de la maestría de Arquitectura Efímera, que los define así: La difusión Se produce cuando la transparencia se diluye de una manera uniforme. Toda la superficie, de una forma imperceptible, se va volviendo menos transparente, dejando pasar la luz y adivinando las siluetas que se encuentran detrás de la superficie. Este sería el caso de la existencia de niebla, el interior de una nube, el efecto del cristal translúcido, etc. La translucidez según el color Hay colores más opacos y colores más translúcidos que producen diversos tipos de imágenes. La superposición de colores y de texturas basadas en el color provoca distintos tipos de translucidez. Este efecto, se puede observar en la 33 comparación de cristales teñidos con distintos tonos como ocurre, por ejemplo, en botellas de vidrio con distintos colores. La perforación Un cuerpo opaco, cuando se perfora, puede dar lugar a un particular tipo de translucidez, con características propias. La composición de la imagen que se percibe a través de las perforaciones dependerá tanto del tamaño y forma de éstas como de su número y distribución. Una chapa metálica con taladros redondos constituye un ejemplo de este tipo de elemento. La dimensión de los taladros y su proporción relativa, en función de las partes macizas, determinará los efectos visuales obtenidos. La superposición Si disponemos de una serie de elementos lineales y los cruzamos se producen huecos de luz de distintos tamaños, así como zonas más oscuras como consecuencia de la superposición. La manera de superponer elementos y permitir el paso de la luz puede proporcionar una calidad especial de superficie translúcida. Las hojas de palmera, por ejemplo, dispuestas en distintos planos, 34 dan lugar a una cierta translucidez de los objetos situados detrás. Igualmente, un tejido de mimbre concede ciertas calidades a la luz que lo atraviesa, a la vez que permite una cierta translucidez. Los reflejos Cuando existen elementos transparentes formando un volumen junto con otros de perpendiculares, aparece un gran número de reflejos que provocarán una sensación translúcida, según el punto de vista elegido. El caso de las células longitudinales que aparecen en el interior de los paneles de plástico extruido, constituyen un ejemplo que ilustra este tipo de translucidez. En los filtros que estamos analizando encontramos la mayoría de estos fenómenos con los que podemos jugar en la composición del diseño que se busca. 5.3. RADIACIÓN SOLAR Desde el punto de vista ambiental, la radiación solar es la más determinante en cuanto a la percepción espacial, tanto desde el punto de vista climático en cuanto a temperatura, como desde el punto de vista visual en cuanto a la luz que genera. La radiación solar se recibe en forma de: Rayos ultravioletas (con longitud de onda entre 315 y 380nm) Radiación visible (de 380 a 780 nm) Rayos infrarrojos (de 780 a 3000 nm) El 3% de la energía llega en forma de radiación ultravioleta, 53% espectro visible y 44% en el campo infrarrojo. 35 Con respecto a la temperatura interna del edificio, debemos cuidar el campo infrarrojo de esta energía, sin embargo también es importante saber la luminosidad que queremos en cada espacio. La radiación solar se divide en radiación visible, directa y difusa. Estos tipos de radiaciones tienen trayectorias diferentes dependiendo del material con el que se encuentren, por lo tanto siempre habrá que evaluar los siguientes fenómenos a la hora de utilizar los filtros que estamos analizando. Transmisión solar: Es la radiación que pasa a través del elemento interpuesto. Reflexión solar: La radiación es reflejada sobre la superficie del elemento. La absorción: La energía es absorbida por el cuerpo interpuesto, produciendo un aumento de su temperatura, la cual emitirá posteriormente. Reflectividad de los metales 36 5.4. LUZ NATURAL La búsqueda de la luz natural ha sido fundamental en el desarrollo de la arquitectura desde sus inicios, y actualmente contamos cada vez con mayor tecnología que nos permite disfrutarla y controlarla, y es precisamente el análisis de este control lo que se debe entender. El parámetro de nivel de iluminación es fundamental para el confort Visual. La siguiente es una tabla que determina las necesidades de lumen que requiere una actividad dentro de un espacio. Esfuerzo Visual Lux recomendados Esfuerzo muy alto 1,000 lux Esfuerzo visual alto o muy alto de poca duración 750 lux Esfuerzo visual medio o alto poca duración 500 lux Esfuerzo visual bajo o medio poca duración 250 lux Pero dentro de los efectos lumínicos que debemos cuidar cuando instalamos un filtro es el deslumbramiento que permite, para que estemos en condiciones de confort. Condiciones Valores IMPERCEPTIBLE < 16 PERCEPTIBLE 16 - 20 ACEPTABLE 20 - 24 INCONFORTABLE 24 - 28 INTOLERABLE 28 > 37 TABLA VI: Índices de deslumbramiento para iluminación natural. (DG) 5.5. DIFRACCIÓN El uso de los filtros frente a una fachada genera una serie de fenómenos ópticos, sonoros, de ventilación, de permeabilidad, y un término que define este fenómeno es la difracción. Según el diccionario el término difracción viene del latín diffractus que significa quebrado. La etimología alude al fenómeno por el que una onda puede contornear un obstáculo en su propagación, alejándose del comportamiento de rayos rectilíneos. Difracción, en física, es el fenómeno del movimiento ondulatorio en el que una onda de cualquier tipo se extiende después de pasar junto al borde de un objeto sólido o atravesar una rendija estrecha, en lugar de seguir avanzando en línea recta. Este fenómeno tendrá implicaciones en las ondas de luz y las ondas sonoras que pasen por los filtros que estamos estudiando. Figura de difracción que se observa cerca del borde de la sombra geométrica proyectada por el borde recto de una pantalla opaca. Las flechas indican la ubicación del borde. 38 Difracción de Fraumhofer de una abertura rectangular cuya altura es dos veces su ancho. (a) (b) (c) (d) Ampliación de fotografías de figuras de difracción típicas producidas por una lente: (a) un único objeto distante. (b) dos objetos puntuales distantes separados entre sí por una distancia igual a la mitad del radio del disco central. (c) lo mismo con una separación igual al radio del disco. (d) lo mismo, con una separación igual a dos veces el radio del disco. Hardy y Perrin, Principes of Optics. 39 Estructura de difracción para una red bidimensional (esquema) Según los estudios de este fenómeno, al paso por una apertura circular, la luz se propaga mas homogéneamente, dando como resultado menor contraste, en comparación con una abertura de ángulos rectos. 5.6. VIENTO Existen numerosas clasificaciones de los vientos de acuerdo a su dirección, frecuencia e intensidad. Una de ellas es la escala de Beaufort, la cual contempla 12 grados de intensidad. Tipo de Viento Velocidad en m/s Calma 0.00 a 0.25 m/s Débil 0.26 a 2.24 m/s Moderado 2.25 a 4.50 m/s Fuerte mayores a 4.50 m/s En el caso que estamos estudiando, es importante saber que los tejidos sinteticos comunes soportan una carga de viento entre 10 y 18 m/s, lo que muestra su fragilidad, y lo obliga a replegarse cuando superan estos limites. Por otro lado los tejidos y filtros metálicos tienen una capacidad de soportar el viento fuerte. 40 5.7. SONIDO El sonido viaja por medio de ondas como la luz y los efectos de los filtros sobre este también serán determinantes en la instalación sobre una fachada. Desafortunadamente en esta tesina no se realizo pruebas de sonido con los filtros, ya que esto hubiese implicado tener instrumentos más sofisticados, además de tener un espacio adecuado para realizar las pruebas. Las ondas sonoras son capaces de traspasar orificios y bordear obstáculos. Si encuentra una barrera con una pequeña abertura, la onda se incurva y se extiende a su través en forma esférica o circular, funcionando la abertura como un nuevo foco de la misma onda. Es la difracción. La magnitud de este fenómeno depende de la relación entre la longitud de onda y el tamaño de la abertura. La porosidad, la rigidez y el espesor son magnitudes determinantes en la capacidad de absorción de ondas sonoras. 41 6 - METODO EXPERIMENTAL Cielo artificial (D.C. Croghan, 1964) Desafortunadamente no se conto con un espacio con estas condiciones. El método experimental con el que se desarrollo el análisis se baso en la toma de muestras en varios escenarios. En los cuales se midió la capacidad de filtración de los productos analizados frente a diferentes condiciones de sol, luz, viento y agua. Además se transcribió información proporcionada por los catálogos de las empresas productoras. 6.1. COMPARACIÓN DE DIMENSIÓN ENTRE FILTROS DIMENSIONES MAXIMAS DEL ANCHO DE CADA PRODUCTO (M) 48 TRANSMISION SOLAR La transmisión solar claramente aumenta a medida que la apertura de los filtros aumenta. Sin embargo vemos variaciones sobre una misma apertura, debido a diferencias de color de los filtros o el ángulo en que el sol incida sobre el producto. 6.3.1. COMPARACIÓN RELACIÓN RADIACIÓN SOLAR / APERTURA ENTRE FILTROS SINTETICOS Vemos que la transmisión solar en estos filtros es menor, por su factor de apertura y por la posibilidad de colores con los que juega. En el caso del Stamisol vemos esta situación mas claramente, al tener el mismo factor de apertura (28%) tiene transmisiones solares que van desde 34% de transmisión hasta 23%. Por otro lado en las pruebas que se realizaron, se probaron los filtros por el costado con color y por el costado que tenía un recubrimiento de aluminio, lo cual también dio un resultado de mayor aislamiento frente al sol, por la condición reflectante de los metales. La capacidad de reducción de la 49 transmisión solar hace que la transmisión lumínica también sea menor, por lo que estos tejidos sintéticos se usan en general de manera temporal, como estores enrollables. 6.3.2. COMPARACIÓN RELACIÓN RADIACIÓN SOLAR / APERTURA ENTRE FILTROS METALICOS. Vemos un aumento de transmisión solar a medida que aumenta el porcentaje de apertura, pero tambien vemos diferencias interesantes con la misma apertura. La toma de medidas se realizo con los filtros en varias direcciones, lo que implico una diferencia de aislamiento frente al sol dependiendo del angulo en que incidio el sol en el producto, este efecto estuvo mas marcado en el deploye que tiene pequeñas aletas que sobresalen, las cuales en una direccion filtran mucho el sol, y en cambio en la otra llegan a reflejarlo hacia el interior del espacio. 50 6.3.3. TRANSMISIÓN SOLAR SEGÚN EL COLOR DATOS Se tomaron datos del catalogo de tejidos de poliéster de alta tenacidad recubiertos por polímeros, marca FERRARI, referencia STAMISOL 381 APERTURA El factor de apertura es del 28% para todas las muestras. TRANSMISION SOLAR Se tomo el porcentaje de energía solar que permite transmitir el producto COLOR Los 27 colores utilizados son la gama producida para la referencia STAMISOL 381, NACARADA, MATE Y METALICA OBSERVACION 51 Vemos que el color ¨canela cobrizo¨ es el que más transmite y el ¨negro pizarra¨ el que menos. En general observamos una transmitancia similar entre todos, sin embargo los colores claros transmiten más que los oscuros. 6.3.4. REFLEXION SOLAR SEGÚN EL COLOR OBSERVACION El color ¨amarillo crema¨ es el que más reflexión produjo y de nuevo el ¨negro cereza¨ y el ¨negro pizarra¨, los que menos reflejaron la radiación solar. Se observa entonces que los colores con más contenido de blanco en su tono reflejan más que los de más contenido de negro en su tono. 52 6.3.5. ABSORCIÓN SOLAR SEGÚN EL COLOR OBSERVACION A la inversa que en las medidas tomadas por reflexión, el color ¨amarillo crema¨ es el que menos absorción produjo y el ¨negro cereza¨ y el ¨negro pizarra¨, los que más absorbieron la radiación solar. Se observa entonces que los colores con más contenido de blanco en su tono absorben menos que los de más contenido de negro en su tono. Habría que considerar que la energía absorbida va implicar un aumento en la temperatura del tejido, lo que posteriormente tendrá implicaciones sobre los elementos vecinos. 53 6.4. COMPARACIÓN DE TRANSMISION SOLAR ENTRE OTROS FILTROS INSTRUMENTO Medidor de radiación solar DATOS Se tomaron las mediciones el 10 de agosto de 2011 entre las 10 y las 11 am. Se busco la sombra que producía cada uno de los productos. APERTURA No se tiene el factor de apertura de cada producto. OBSERVACIONES Vemos cómo el tejido metálico del hotel Barceló raval deja pasar el mayor porcentaje de radiación, esto se debe a que el factor de apertura de su tejido es bastante amplio, buscando seguramente una lectura de monolito, pero dejando la posibilidad de ver hacia afuera de sus clientes. Por otro lado observamos que los hilos de la sección longitudinal del tejido son anchos pero de un calibre bastante delgado, lo que los ha hecho vulnerables a dobleces hechos probablemente por viento y lluvia. 54 Tejido metálico en fachada Hotel Barceló Raval. El hotel Arc del teatre tiene una tela que filtra bastante bien la radiación, y por lo visto en fotos la iluminación natural interior es buena. Por otro lado con respecto a su estado, la tela tenía un par de cortes que producían dos perforaciones no muy estéticas, lo que muestra la fragilidad de este tipo de telas. Tela de la Fachada del Hotel Arc del Teatre, Barrio Raval, Barcelona 55 6.5. COMPARACION RELACION TRANSMISION LUMINICA / APERTURA ENTRE FILTROS. INSTRUMENTOS Para esta prueba se utilizó un luxómetro que nos indica la cantidad de lumens. 56 DATOS Los datos de transmisión lumínica fueron tomados en diferentes días de julio de 2011, a las 14 horas, con un luxómetro, y el procedimiento fue tomar la medida existente sin producto, posteriormente tomar la medida con producto, dándonos como resultado un porcentaje de transmisión. APERTURA El porcentaje de apertura es mayor en los filtros metálicos, particularmente en los tejidos y en el deploye por su estabilidad dimensional. TRANSMISION LUZ La transmisión de luz aumenta a medida que la apertura de los filtros aumenta. Sin embargo vemos variaciones sobre una misma apertura, debido también a diferencias de color de los filtros o el ángulo en que la luz incida sobre el producto. 6.5.1 COMPARACIÓN RELACION TRANSMISIÓN LUMINICA / APERTURA ENTRE FILTROS SINTETICOS 57 Vemos que la transmisión de luz en estos filtros es menor, por su factor de apertura y por la posibilidad de colores con los que juega. Por otro lado en las pruebas que se realizaron se probaron los filtros por el costado con color y por el costado que tenía un recubrimiento de aluminio, lo cual también dio un resultado de mayor aislamiento frente al sol, por la condición reflectante de los metales. 6.5.2. COMPARACIÓN RELACIÓN TRANSMISIÓN LUMINICA / APERTURA ENTRE FILTROS METALICOS. Vemos un aumento de transmisión lumínica a medida que aumenta el % de apertura, pero también vemos diferencias interesantes con la misma apertura. La toma de medidas se realizo con los filtros en varias direcciones, lo que implico una diferencia de aislamiento frente al sol dependiendo del ángulo en que incidió el sol en el producto, este efecto estuvo más marcado en el deploye que tiene pequeñas aletas que sobresalen, las cuales en una dirección filtran mucho el sol, y en cambio en la otra hasta lo reflejan hacia el interior del espacio. También podemos observar que estas variaciones se dan por la opacidad que tiene el metal, generando mayores contrastes entre la zona que permite pasar 64 Con respecto a los efectos ópticos dados por la difracción de la luz, se observo en otros estudios, que tendremos menos contrastes de luz si las perforaciones sobre un material son pequeñas, y si son circulares se disminuirá aún más el contraste. 6.2. Agua, viento y sonido. Se observó que el porcentaje de apertura influye sobre la cantidad de agua, viento y sonido que ingresa a través de los filtros. En el caso del agua vimos como los tejidos sintéticos podían llegar a ser casi impermeables y sin embargo dejar pasar la luz. Caso distinto a los filtros metálicos que por la densidad de su material no lo hacían igual. También se observó que ciertos tamaños de apertura menores hacen que el agua se quede estancada, ya que la tensión superficial no se alcanza a romper, aunque por otro lado las aperturas mayores la rompían constantemente, haciendo que esta se moviese. La forma de las aperturas influenció en la cantidad de agua que ingresaba. La posición de las ¨aletas¨ del metal expandido generó mayor o menor permeabilidad, lo que podría ser usado a favor de las necesidades particulares del edificio. La textura que producen estos filtros sobre la superficie de la fachada hace que la percepción de la suciedad que se da con el polvo y el agua sea menor a la de una superficie lisa. Con respecto al viento observamos que el comportamiento dependía de la forma y del porcentaje de apertura, esto podría conducir a una mayor o menor ventilación dentro del espacio dependiendo de la dirección de los vientos dominantes. Y vimos como los tejidos sintéticos ligeros son más vulnerables al 65 viento, por lo que requieren de otros sistemas para acondicionarse a esta situación. El sonido no se pudo comprobar en los ensayos, sin embargo por otros estudios vemos que el porcentaje de apertura afecta la difracción de las ondas sonoras, y que por lo tanto estos filtros pueden reducir el sonido ambiente que se dé al exterior del edificio. 6.3. Peso y estructura Con respecto al peso, podemos concluir que los filtros metálicos son los más pesados, pero a la vez los más resistentes frente a otras fuerzas, lo que les da una autonomía importante frente al resto del edificio. Al contrario los tejidos sintéticos al ser tan ligeros requieren de mas elementos para su rigidez. También se observo que los tejidos metálicos tienen la posibilidad de abarcar mas superficie de fachada sin necesitar demasiados puntos de anclaje, lo que supone un ahorro en la estructura de la fachada. Por otro lado vimos que las plegaduras con las que se realizan las perforaciones del metal expandido, le confiere una rigidez superior a los demás productos, dándoles la posibilidad de resistir más cantidad de viento y presiones sobre su superficie. 6.4. Otras alternativas. Después de observar estos filtros, podemos concluir que recurrir a ellos es beneficioso para el comportamiento ambiental y climático del interior del edificio, sin embargo vemos que todavía tienen muchas restricciones. 66 El porcentaje de apertura en estos filtros no es variable durante su uso, lo cual no les permite adaptarse a los cambios climáticos que se den. Por lo que sería interesante investigar las posibilidades de adaptación. Automatas Celulares los cuales son paneles capaces de alterar sus estados a 7 inclinaciones distintas adaptándose a los diferentes cambios de luz que se puedan generar. Actualmente se están investigando en otras áreas de la industria, donde se exigen prestaciones muy difíciles a los tejidos, como es el caso de la industria del automóvil, donde la BMW está realizando un prototipo de vehículo que tiene como recubrimiento una tela, lo que le permite variar en el tamaño del maletero y otros elementos, además de no tener juntas perceptibles. Modelo Gina, BMW 67 La industria textil de prendas deportivas también ha realizado tejidos, que filtran la absorción solar, dejan transpirar en un sentido y en el otro son impermeables. Todas estas características podrían ser utilizadas en algún momento por la industria de la construcción. Por otro lado existen arquitectos de vanguardia como Toyo Ito que busca en la superficie de sus fachadas, algo más que estética o control, por ejemplo en su pabellón de brujas del 2002, suma dos variables interesantes, la transparencia y la pared de carga. Por medio de estructuras en colmena deja pasar la luz y le da soporte estructural a su espacio. Pabellón en Brujas, Bruselas, Toyo Ito También se podría revisar si por medio de cambios de tensión sobre la superficie, el porcentaje de apertura varíe. Por otro lado la energía solar que está recibiendo la fachada, podría ser conducida por paneles fotovoltaicos hacia un sistema que graduase la cantidad de sol al interior del edificio. Vemos que las posibilidades de investigación siguen muchas variables que nos permiten como arquitectos encontrar la que más se adapte a los requerimientos de nuestros proyectos, y que los productos y materiales con los que se acabe una fachada siguen en constante innovación tecnológica. 68 BIBLIOGRAFIA • Tróvate Graziella DESVELOS Autonomía de la envolvente en la arquitectura contemporánea . Ed. Akal. 2007. • Zamora Joan Lluís, Castello Daniel, Calderón Juan. Fachada Ligera. Manual del proyecto arquitectónico . Ed. UPC 2006 • María Benito Fernández. Unidad de Calidad de Productos ITeC – Instituto de Tecnología de la Construcción de Catalunya. ¨ Los sistemas de cerramiento de fachadas ventiladas y el CTE.¨ • Cristina Pardal March - Tesis Doctoral ¨La hoja interior de la fachada ventilada análisis, taxonomía y prospectiva¨ 2009 • Colin Rowe y Robert Slutzky Transparency 1964. • Ramón Araujo Armero. La arquitectura como técnica . • Leatherbarrow David. La superficie de la arquitectura • Yañez Guillermo Arquitectura solar: Aspectos pasivos, bioclimatismo e iluminación natural . Ed. Mopu. 1988 • Building with steel. Detail Practice . Ed. Birkhauser. 2007. • Sophia Behling, Stephan Behling. Sol Power. La evolución de la arquitectura sostenible. Ed. Gustavo Gili. • Revista Europa #9 • Tectónica 26 – Iluminación Natural II 2 Páginas Web. Institutos. Universidades. • Universidades o Máster: • Universidad Politécnica de Catalunya, Universidad Nacional de Colombia, Máster en fachadas ligeras de la Universidad del País Vasco, Harvard, Mit. • www.ITEC.ES 69 3-Páginas Web de empresas. • www.finsa-arquitectura.com • www.gkdmetalfabrics.com • www.hunter Douglas.com • www.3M.com • www.banker.com • www.verosol.com • www.imarsa.com • www.ferrari-textiles.com • www.fils.it