“Los ambiciosos arquitectos modernos son aprendices de la alquimia de los constructores de catedrales que supieron convertir las paredes en luz divina, pero hoy, en su empeño, han conseguido que estas paredes desaparezcan; desde fuera convertidas en las imágenes que reflejan y, desde dentro, sustituidas por el paisaje que no es arquitectura”. (1)

El vidrio es un material que los arquitectos han estado utilizando desde hace alrededor de mil años. Este brinda muchas posibilidades de expresión plástica y de soluciones funcionales, ya sea respecto a la iluminación natural o aspectos de percepción y comunicación visual. También se ha relacionado con el estatus de construcción moderna, además de los beneficios económicos a partir del uso del material; el que es durable, universal, relativamente de bajo costo y de bajo mantenimiento.

En Santiago de Cuba, ciudad caribeña caracterizada por un clima cálido y húmedo, donde la temperatura y la radiación solar alcanzan altos valores durante casi todo el año, actualmente las ventanas de vidrio han invadido las fachadas de los edificios sociales de una manera apresurada y desmedida, sin considerarse elementos estéticos, de identidad cultural o climáticos, conllevando a problemas de pérdida de valores arquitectónicos y de eficiencia energética.

Edificio de oficinas CUPET
Fotografía Grisel Cabezas Ortiz

Tienda “Alegría”
Fotografía Grisel Cabezas Ortiz

Si bien no es la primera vez que aparece el vidrio en la envolvente de las edificaciones santiagueras, (2) (3) la práctica ha demostrado que hoy las propiedades de los vidrios son muchas veces mal interpretadas por los diseñadores. Se usan indistintamente, sin considerar sus características específicas, exponiéndose grandes superficies a la radiación solar directa, se obvian soluciones de protección solar, no se tiene en cuenta el diseño de la ventana y se limitan muchas áreas de ventilación con vidrios fijos, entre otros; evidenciándose la necesidad de valorar estas superficies de una manera más integral, partiendo de su papel como filtro de las condiciones climáticas hacia el interior al interactuar con los flujos energéticos naturales que inciden sobre ellas, y así lograr espacios más confortables y eficientes.

Antecedentes del uso del vidrio

“La gran oportunidad del vidrio de mostrar todo su potencial no se ha podido dar hasta el siglo XX debido, primero, a que técnicamente no fue posible crear grandes paños homogéneos hasta fechas muy recientes, y segundo, porque fue necesario liberar a la arquitectura de la pesada construcción masiva para empezar a pensar en la posibilidad de crear livianas fachadas transparentes. Desde entonces, la evolución técnica del vidrio ha sido imparable, logrando con un material que, en un principio, era frágil y sin cualidades aislantes, estructuras enteramente en vidrio o fachadas con muy buen nivel de aislamiento térmico y acústico e incluso con una alta resistencia al fuego.” (4)

El vidrio se obtiene de la naturaleza por la solidificación de la lava volcánica, siendo usado por los humanos en la joyería y otros objetos desde hace más de 5000 años. (5) No es hasta el año 600 d.c. que se conocen los primeros vidrios planos, mediante el procedimiento de la “corona de vidrio”. (6)

Durante siglos, los procesos de fabricación del vidrio se basaron en técnicas de soplado y rotación, las que eran muy artesanales, y los resultados fueron muy limitados. No obstante, desde entonces se utiliza en la construcción, siendo usado con un sentido metafórico de persecución de la luz como símbolo divino en las catedrales góticas.

Con el paso del tiempo, sus propiedades de transparencia lo convierten en material ideal para los cierres de vanos al permitir una mejor iluminación natural en los locales, fundamentalmente en los países de climas fríos donde en invierno la iluminación interior se hacía casi imposible; por lo que el uso de ventanas acristaladas se generaliza y con ello aumentan las exigencias en cuanto a tamaño y calidad del material. Esto conllevó al primer avance revolucionario, el vidrio moldeado, que tuvo lugar en 1670. La generalización de las ventanas de vidrio da lugar a una nueva y revolucionaria posibilidad de confort para los edificios. (7)

Estas primeras investigaciones por lograr mejores vidrios y conocer y manejar mejor sus propiedades, permiten que durante el siglo XIX  se den notables ejemplos de galerías urbanas cubiertas y grandes invernaderos donde se hace uso del  vidrio como elemento importante de la envolvente. Pero no es hasta comienzos del siglo XX cuando se ponen en práctica los métodos de laminado y templado, que dotaban al vidrio de mayor tamaño y resistencia mecánica. Entre 1914 y 1932 se asientan las bases de lo que va a ser un nuevo lenguaje arquitectónico, en el cual el vidrio va a jugar un papel muy importante. (8)

La década de 1950 se caracterizó por grandes avances en la industria del vidrio. Esto favoreció en la mayoría de las ciudades del mundo, el auge de grandes edificios con fachadas de vidrio tintado, el llamado Estilo Internacional en la arquitectura. En esta misma década tiene lugar el mayor avance tecnológico en los procesos de producción de vidrio: el procedimiento de flotado, mediante el cual se lograron índices de productividad y calidad muy superiores, siendo el que se utiliza hasta la actualidad en esta industria.

Lever House, Nova York
Foto David Shankbone [Wikimedia Commons]

Seagram Building, Nova York
Foto Tom Ravenscroft - http://www.flickr.com/photos/43391993@N03/4114883611 [Wikimedia Commons]

El desarrollo de los procesos constructivos ha conllevado a que se mantenga en constante evolución la producción de vidrios que cada día mejoran sus características, donde se ha mejorado en cuanto a problemas como la falta de aislamiento térmico, la resistencia mecánica, problemas visuales de las superficies, entre otras, llegando a contarse hoy con vidrios con tratamientos superficiales que permiten su uso específico, el control climático integrado, vidrios curveados, resistentes al fuego, vidrios de seguridad, con efectos visuales modificados, decorativos, entre otros; que brindan una amplia gama de soluciones para mejorar tanto la estética como el confort en las edificaciones actuales.

Evolución en el uso del vidrio en Cuba.

En Cuba, siendo colonia española, se introduce el vidrio en la construcción en la segunda mitad del siglo XVIII. Estas primeras apariciones tuvieron una función más bien estética, para tamizar la luz en las lucetas (también conocidas como vitrales) de las construcciones coloniales de transición al neoclasicismo. (9)

Durante el siglo XIX se da un impulso económico en el país, por lo que se amplía el repertorio arquitectónico y aparecen obras sociales de gran importancia. El vidrio se interpreta como símbolo de poder, aparecen lucetas muy vistosas, vidrieras emplomadas en iglesias, palacios y edificios sociales. Su función principal sigue siendo tamizar y colorear la iluminación natural de los espacios. Es notable señalar que estos ejemplos del uso del vidrio fueron mucho más vistosos en la Ciudad de La Habana, donde, por ser la capital del país, siempre hubo un mayor desarrollo socioeconómico.

Luceta de vidrios coloreados (vitral) típica de edificaciones neoclásicas del período colonial cubano. Museo de ambiente histórico Santiago de Cuba
Fotografía Grisel Cabezas Ortiz

En el caso particular de la ciudad Santiago de Cuba, el vidrio se comienza a utilizar en siglo XIX, y su uso en la construcción no es tan difundido como en otras ciudades del país; empleándose  fundamentalmente en lucetas y vidrieras emplomadas de iglesias y más modestamente en viviendas, de las que no se conservan muchos ejemplos debido al deterioro por el paso del tiempo y los eventos sísmicos que han dañado notablemente dichos inmuebles.

Santuario de la Virgen del Cobre, Santiago de Cuba, edificio antiguo (siglo XIX) [Archivo de imágenes Departamento Arquitectura y Urbanismo, Facultad de Construcciones]

Con el propio desarrollo que va adquiriendo el país en el siglo XX y la entrada de nuevos códigos estéticos, así como los adelantos que se dan en la producción de vidrios a nivel internacional, se le incorporan a este otras funciones en las construcciones, usándose no sólo para tamizar la luz, sino que aparecen las grandes vidrieras emplomadas de exquisita belleza y las ventanas realizadas enteramente en vidrio que permitían un mejor aprovechamiento de la iluminación natural.

Ventanas de vidrio, edificio Poder Popular Provincial Santiago de Cuba (estilo ecléctico, primera mitad del siglo XX)
Fotografía Grisel Cabezas Ortiz

Un momento importante para el uso del vidrio en Cuba fue durante el Movimiento Moderno en la década de 1950, cuando, aparejado a los avances que se dan en esta industria, se introduce una amplia gama en cuanto a soluciones de carpintería con gran riqueza compositiva (10). Aparecen nuevas variantes de vanos vidriados, en viviendas se usan las ventanas de persianas tipo miami de cristal, de vidrios deslizantes, diseños proyectantes o pivotantes, entre otros, así como el uso de grandes paños de vidrios fijos en las fachadas.

En este período se da gran importancia al confort ambiental de los espacios, y el uso del vidrio estuvo supeditado a ello. En estos casos, las superficies vidriadas, ahora elaboradas con materiales de mejores propiedades, permiten la relación visual del interior con el exterior, y además cumplen la función de mejorar la iluminación natural y permitir la ventilación; para ello se emplearon elementos de protección solar y otros recursos de diseño, evitándose la incidencia directa de la radiación solar sobre las mismas.

Uso de grandes superficies acristaladas, Banco de Crédito y Comercio (edificio del Movimiento Moderno)
Fotografía Grisel Cabezas Ortiz

Uso de paños de vidrios fijos y elementos de protección solar, Comité Provincial del Partido Comunista de Cuba, Santiago de Cuba (edificio Movimiento Moderno)
Fotografía Grisel Cabezas Ortiz

A partir de 1959, con el triunfo de la Revolución cubana, se da un proceso de construcción masiva de viviendas y obras sociales. Se acude a la prefabricación y se tipifican los elementos constructivos, entre ellos los de carpintería, siendo estandarizados y normalizados diversos tipos de puertas y ventanas de madera, las que se repiten en la mayoría de las construcciones, y donde el vidrio quedó relegado a las lucetas de las ventanas miami de madera y en algunos tipos de ventanas de marquesinas o de pivotes, cuyo uso fue más limitado para edificios sociales y sus diseños basados en dimensiones estándares. En este momento el uso de elementos de protección solar fue menor que en la etapa anterior, tanto en cantidad como en la calidad de los diseños.

Ventanas de vidrio tipo marquesinas normalizadas, en fachada principal de Hospital Clínico Quirúrgico Dr. Juan Bruno Zayas, Santiago de Cuba (década de 1970-1990)
Fotografía Grisel Cabezas Ortiz

En los últimos años, tanto en la rehabilitación como en la construcción de nuevos edificios sociales, se aprecia una tendencia hacia el uso de las superficies vidriadas con marquetería de aluminio o PVC, de dimensiones libres. Fundamentalmente se utilizan los grandes paños de vidrios fijos que hermetizan los espacios aun cuando el objeto social del edificio no lo requiere, dependiendo por completo de la climatización artificial y presentando además problemas de deslumbramiento o uso inadecuado de la iluminación natural.

Fachada librería El Estudiante, Santiago de Cuba (rehabilitada en 2008)
Fotografía Grisel Cabezas Ortiz

Banco Popular de Ahorro Garzón (2000-2002)
Fotografía Grisel Cabezas Ortiz

Muchas de estas soluciones se hacen inapropiadas para las condiciones climáticas, económicas y culturales de Santiago de Cuba, por lo que se hace necesario un estudio más profundo de las mismas, que conlleve al mejor uso de un material con tantas potencialidades como es el vidrio.

El vidrio en la envolvente de las edificaciones y su comportamiento ambiental.

La envolvente de la edificación son los elementos básicos del cierre del edificio (vanos, paredes y cubierta) para la búsqueda de espacios confortables, y que constituye el elemento de transición donde interactúan las condicionantes exteriores e interiores. (11) Esta, constituye una extensión del ser humano por lo que debe ser diseñada como agente dinámico que interactúe favorablemente entre el exterior e interior y viceversa; debe actuar como embudo selectivo de los factores biotérmicos, acústicos, lumínicos, entre otros. Debe ser capaz de modificar la acción de los elementos naturales admitiéndolos, rechazándolos y/o transformándolos cuando así se requiera. (12)

Una condición para los espacios habitables es el logro del confort. El confort no es más que el estado físico y mental en el cual se expresa la satisfacción, (bienestar) con el medio ambiente circundante. Esta característica se refiere a un estado de percepción ambiental momentáneo (casi instantáneo) y está determinado por factores exógenos o externos y los factores endógenos o internos del individuo.

A través de la envolvente se produce un considerable número de flujos energéticos naturales que son capaces de modificar estructuralmente el espacio arquitectónico, de ahí que se le preste atención a las formas de canalizar los movimientos naturales de esta energía con el fin de aprovechar o rechazar al máximo las condicionantes provenientes del medio exterior, esencialmente los parámetros térmicos, lumínicos y acústicos. (13)

El vidrio es utilizado como parte importante de la envolvente en muchas edificaciones, tanto en elementos de la carpintería como en fachadas enteramente realizadas en vidrio. Debido a sus características propias como material y a las condiciones climáticas específicas, el comportamiento de las energías naturales frente a los vidrios tiene sus particularidades.

Flujos energéticos a través de los vidrios de la envolvente.

“Los ocupantes de un edificio reciben, en todo momento, una serie de estímulos energéticos diversos que son percibidos, conscientemente o no, por sus diversos sentidos. En contra de lo que muchas veces parece, dichos estímulos no son independientes entre sí y el bienestar de los usuarios depende de su acción conjunta, con efectos que no pueden evaluarse como la simple suma de la acción individual sobre cada uno de los sentidos”. (14)

Uno de los flujos energéticos naturales fundamentales que se produce a través de los vidrios de la envolvente es la transferencia térmica. Las ganancias de calor a través del vidrio se producen por conducción desde el aire exterior más caliente al interior más frío, y por radiación solar directa. La radiación solar que incide sobre los vidrios no es completamente transmitida al interior, sino que atraviesa por un complejo proceso de reflexión y absorción de la misma por la superficie vidriada, y la magnitud de la energía reflejada o absorbida por él dependerá de sus características específicas según el tipo de vidrio.

Esquema de distribución de la energía solar incidente en las superficies de vidrio
Elaborado por Grisel Cabezas Ortiz

Un elemento importante a considerar dentro de este fenómeno es que el tipo de radiación que se recibe del sol se distribuye en una amplia zona del espectro electromagnético. Preferentemente se encuentran tres tipos: (15)

1. Radiaciones de onda corta (ultravioletas), que llegan muy  absorbidas por la atmósfera.

2. Radiaciones visibles, que son las de mayor intensidad.

3. Radiaciones de onda larga (infrarrojo).

Los vidrios poseen la propiedad de dejarse atravesar por la radiación solar de longitud de onda corta y a su vez impide que sean atravesados por la longitud de onda larga. Cuando la radiación solar (compuesta por las diferentes longitudes de onda, incluyendo las longitudes de onda corta) incide sobre una ventana, atraviesa el vidrio con facilidad, pero al incidir sobre los materiales del interior del ambiente estos se calientan, y generan radiación de onda larga, que no puede atravesar el vidrio, por lo tanto queda atrapada en el interior del ambiente. Este fenómeno se repite mientras exista radiación solar incidiendo sobre la ventana; aumentando, por lo tanto, la temperatura en el interior del ambiente. A este fenómeno se le conoce como el efecto invernadero.

En el caso de la ciudad de Santiago de Cuba, cuyo clima se caracteriza por elevados valores de radiación solar; los espacios con grandes áreas de vidrio de la envolvente sometidas a la incidencia solar directa son muy susceptibles ante este fenómeno.

El sol, además de trasmitir calor, es fuente de luz natural, por lo que también se debe considerar la interrelación radiación solar–luz en elementos transparentes de la envolvente. Aunque la luz no se transmite en un 100% a través de los vidrios, sus altos coeficientes de transmisión de la energía luminosa permiten su uso para iluminar de forma natural y crear ambientes lumínicos confortables, con un mínimo de recursos no renovables o consumo de naturaleza a través de la envolvente. (16)

En los edificios con grandes superficies vidriadas en la envolvente, aun cuando la cantidad de luz que penetra es elevada, la distribución de la misma puede ser inadecuada, así como presentarse problemas de deslumbramiento. Los valores de trasmisión luminosa pueden verse afectados con el uso de vidrios especiales que rechazan y filtran la radiación (térmicamente considerada), pero que siempre pierden más luz que calor en el filtraje. (17)

Además de las energías provenientes del sol, otro flujo energético relacionado con los vanos vidriados es el flujo de aire. Éste está relacionado con la permeabilidad del elemento al paso del aire. Esta permeabilidad está dada fundamentalmente por el diseño del vano en sí, en cuanto al criterio de practicabilidad u operabilidad, que consiste en la posibilidad de controlar la entrada del flujo de aire a través de una ventana. (18)

En climas cálidos húmedos, los elementos de cierre deben permitir renovar el caudal de aire para que el balance térmico del edificio dependa de la relación total de aire ganado o perdido por la estructura y la masa de aire de los locales y calor liberado, aportado mediante la renovación de la masa del aire interior. (19) Este comportamiento repercutirá en un favorable flujo de aire a través de la envolvente.

De igual manera sucede con la energía sonora, la que se transmite en ondas mecánicas a través del aire. Todo sonido no deseado se convierte en ruido, y en la actualidad el tema de la acústica de las edificaciones está encaminado fundamentalmente a la protección de los edificios de los ruidos circundantes.

Cuando las ondas sonoras llegan a un elemento constructivo que se interpone al avance del sonido, la energía de este queda repartida en partes variables entre el sonido que atraviesa la envolvente, el sonido reflejado y el sonido disipado y el transmitido. Los vidrios, a pesar de su poco espesor y peso relativos, al ser superficies muy lisas, pueden llegar a ser buenas barreras para el sonido, pero a su vez pueden favorecer fenómenos de reverberación acústica debido a esta misma característica.

Debido a las condiciones climáticas de Santiago de Cuba, las ventanas usualmente se encuentran abiertas, por lo que los valores de aislamiento acústico son prácticamente nulos.

Todo este análisis permite apreciar la interrelación que tienen los flujos energéticos naturales con los vidrios de la envolvente, los que a pesar de sus diferentes procedencias como fenómenos físicos, inciden de una manera integrada sobre las condiciones interiores de confort en dependencia directa de las condiciones climáticas específicas del sitio.

Los vanos vidriados en las soluciones de diseño actuales en Santiago de Cuba

Actualmente, en las intervenciones en edificios sociales en Santiago de Cuba, las soluciones a los cierres de vanos están limitadas al uso de las superficies  vidriadas con marquetería de aluminio o PVC, siendo esta, en la práctica, la única solución posible a dicha temática arquitectónica.

Unido a esto, se ha mostrado una depresión de la industria de la construcción y no existen soluciones industriales de elementos de protección solar. El control solar se realiza colocando cortinas, empapelados o toldos, que encarecen el proyecto y no constituyen una solución eficiente para el mismo.

El diseño de los vanos de vidrio por las entidades proyectistas está basado en la disponibilidad de materiales según los suministros, y en la mayoría de las ocasiones no se dispone de las propiedades físico ambientales del material o de los elementos de herrería necesarios para un diseño específico.

Todo esto ha traído como consecuencia la elevada incidencia de las grandes superficies con paños de vidrios fijos sin protección solar, cuyo diseño resulta más económico en un principio, así como el uso de vidrios incoloros o de colores filtrantes, obviándose otras soluciones en los proyectos; lo que tiene implicaciones en el comportamiento energético posterior de los inmuebles.

Cambio de carpintería en primer nivel, Facultad de Ingeniería Eléctrica, Universidad de Oriente (proyecto en ejecución en 2010)
Fotografía Grisel Cabezas Ortiz

Muchas veces en las edificaciones que se interviene con estos tipos de soluciones, al no tener valores patrimoniales y por ende interés de protección de su estado original, se usa indistintamente cualquier variante de diseño de vanos así como de sistemas de climatización artificial, por lo que se afecta notablemente la estética de las obras.

Bufete Colectivo Plaza de Marte
Fotografía Grisel Cabezas Ortiz

Aun cuando el vidrio en la envolvente para climas cálidos húmedos como en el caso de la ciudad que nos ocupa, tiene una serie de limitaciones para un mejor funcionamiento energético, la problemática en este caso está dada por el uso desmedido e inadecuado del material, usándose tan desenfadadamente hasta el punto de ignorar muchas de sus propiedades, y sobre todo, obviando el complejo fenómeno de la integralidad que tiene el espacio interior cuyo funcionamiento debe ser el de un todo armónico donde los elementos que lo componen deben estar en función de una meta final y absoluta: el logro del confort ambiental.

Conclusiones

Después de realizar este trabajo, se puede plantear que:

-  El transcurso de los siglos y el desarrollo que ha adquirido la humanidad ha favorecido a la industria del vidrio y su uso práctico en la construcción, obteniéndose cada vez materiales con mejores propiedades.

-  El vidrio, por su permeabilidad ante los flujos energéticos naturales, debe ser valorado y considerarse su uso a partir del análisis integral de su comportamiento energético.

-  Para una adecuada utilización de los vanos vidriados en la ciudad de Santiago de Cuba se debe realizar un análisis del comportamiento energético integral de los mismos según las condiciones climáticas específicas.

notas

1
SERRA, Rafael. Arquitectura y climas. Editorial Gustavo Gili, SL, Barcelona, 2009, p. 43

2
BARZANA, Noemy. “Santiago de Cuba. La arquitectura doméstica en Santiago de Cuba en la colonia”. In: La casa cubana: colonia y eclecticismo. Universidade da Coruña, A Coruña, 2005

3
SOTO, Milene. “La vivienda del movimiento moderno en Santiago de Cuba”. Tesis presentada en opción al  grado científico de Doctor en Ciencias Técnicas, Universidad de Oriente – Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría, 2006

4
RODRÍGUEZ, José Benito y Antonio Raya. “Arquitectura de vidrio”. In: Revista Tectónica, No. 10, p. 4

5
WURM, Jan. Glass structures. Design and construction of self-supporting skins. Birkhauser Verlag AG, Germany, 2007, p. 34

6
RODRÍGUEZ, José Benito y Antonio Raya. Op. Cit., p. 9

7
SERRA, Rafael y Helena Coch. Arquitectura y energía natural. Ediciones UPC, Barcelona, 1995, p. 143

8
RODRÍGUEZ, José Benito y Antonio Raya. Op. Cit., p. 7

9
BARZANA, Noemy. Santiago de Cuba. La arquitectura doméstica en Santiago de Cuba en la colonia. En La casa cubana: colonia y eclecticismo. Universidade da Coruña, A Coruña, 2005, p. 429

10
SOTO, Milene. “La vivienda del movimiento moderno en Santiago de Cuba”. Op. Cit.

11
STEIN y otros. “Mechanical Electrical Equipment for buildings, parte I y II”

12
FUENTES  Freixanet, Víctor. Arquitectura bioclimática. Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco, México, 2004

13
CALZADO, Agustín. “Catálogo de materiales. Características y propiedades físico-ambientales de la envolvente arquitectónica”. Tesis presentada en opción al título de Arquitecto, Universidad de Oriente, 2009, p. 17

14
SERRA, Rafael. Arquitectura y climas. Editorial Gustavo Gili, SL, Barcelona, 2009, p. 57

15
SERRA, Rafael y Helena Coch. Op. Cit., p. 172

16
ALEMANY, Alba y otros. Climatología, iluminación y acústica. Aplicación en la arquitectura. Departamento de ediciones ISPJAE, Ciudad de la Habana, 1986

17
SERRA, Rafael. Op. Cit., p. 44

18
SERRA, Rafael y Helena Coch. Op. Cit., p. 254

19
Idem ibidem, p. 287

sobre los autores

Arq. Grisel Cabezas Ortiz, profesora del Departamento de Arquitectura y Urbanismo, Facultad de Construcciones, Universidad de Oriente, Santiago de Cuba. Disciplina Expresión Gráfica en la Arquitectura y el Urbanismo. Categoría docente: Profesor Instructor.

Dr. Arq. Rafael Rodríguez Abreu, profesor del Departamento de Arquitectura y Urbanismo, Facultad de Construcciones, Universidad de Oriente, Santiago de Cuba. Disciplinas de Diseño y Acondicionamiento Ambiental y Metodología de la Investigación Científica. Doctor en Ciencias Pedagógicas. Profesor Titular.

MSc. Arq. Mario Luis Paneque, profesor del Departamento de Arquitectura y Urbanismo, Facultad de Construcciones, Universidad de Oriente, Santiago de Cuba. Máster en Gestión Ambiental Urbana. Jefe de la disciplina de Diseño y Acondicionamiento Ambiental. Profesor Auxiliar.