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GUARDIAN Glass: SunGuard Solar Silver 20 y ClimaGuard NL
Burj Dubai, el edificio que brilla
SunGuard en la fachada del edificio más alto del mundo
Obra: Burj Khalifa (Burj Dubai), Dubai (Emiratos Árabes)
Arquitectos: Skidmore, Owings and Merrill (www.som.com)
(contacto: Peter Weismantle - SOM Chicago)
Estructura: William F. Baker, socio director de estructura e ingeniería civil en SOM, Chicago, IL
D. Stanton Korista, director de ingeniería de estructuras en SOM, Chicago, IL
Lawrence C. Novak, asociado en SOM, Chicago, IL
Constructor: Samsung C&T, Besix + Arabtec
Promotor: Emaar Properties PJSC
Inicio de las obras: Enero 2004. Primer UVA colocado en agosto 2007
Fin de la obra: 2010. La fachada, en octubre 2009
Fabricante de UVA: White Aluminum (Abu Dhabi)
Fachadista: Far East Aluminium y Arab Aluminium
Superficie en planta:
Superficie proyectada:
Altura máxima:
Número de plantas:
Costes de construcción:
Superficie de cimentación:
104.210 m2
454.249 m2
828 m
106
1,5 billones Dólar EEUU
50 estadios de fútbol
“Burj Khalifa, más conocido como Burj Dubai y situado en el centro de una zona de desarrollo residencial a gran
escala, es el edificio más alto del mundo. El diseño combina influencias culturales con la tecnología más avanzada
con el objetivo de conseguir un edificio de altas prestaciones. Su perfil fue diseñado de tal manera que permite
minimizar el impacto del viento en los movimientos de la torre.”
Premios al proyecto
2010 • Arab Investment Summit • Arab Achievement Award 2010: Best Architecture Project
2010 • Chicago Athenaeum • International Architecture Award
2010 • Cityscape Awards for Real Estate in the Middle East and North Africa • Best Mixed Use Built Development
2010 • CTBUH • Best Tall Building Middle East & Asia
2010 • Structural Engineers Association of Illinois • Excellence in Structural Engineering: Most Innovative Structure
El sistema estructural
La altura de este rascacielos de múltiples usos supera la del actual récord, que llega a los 509 m en Taipei 101.
Los 280.000 m2 construidos en hormigón armado contienen áreas comerciales, un hotel Giorgio Armani, viviendas
y oficinas.
Los responsables del proyecto dieron la forma a la estructura de hormigón Burj Dubai intencionadamente — forma
de “Y” en planta — para reducir las acciones del viento en la torre, así como para mantener la estructura dentro de
parámetros de simplicidad y viabilidad constructiva. El sistema estructural puede describirse como un núcleo
rigidizado con “contrafuertes”. Cada ala, con su propio núcleo de hormigón de altas prestaciones y los pilares
perimetrales, soporta a modo de contrafuerte los otros a través de un núcleo central de seis caras o punto de
conexión hexagonal. El resultado es una torre de alta rigidez a la torsión. SOM aplicó una rigurosa geometría a la
torre para alinear el núcleo central y los pilares y dar, de esta manera, entidad al edificio.
Cada grupo de plantas del edificio se retranquea siguiendo un patrón de forma espiral. Estos retranqueos están
ordenados con la trama en planta de la torre.
El juego está organizado de tal manera que el ancho de la torre se modifica en cada retranqueo. La ventaja de
este escalonamiento es la de “confundir” al viento. Éste nunca consigue su efecto pues a cada nuevo retranqueo
encuentra una forma de envolvente diferente.
Sostenibilidad
La torre fue proyectada siguiendo las pautas más importantes para conseguir un diseño sostenible:
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El edificio está provisto de vidrio bajo emisivo con aislamiento térmico reforzado para paliar el fuerte clima de
Dubai.
Una temperatura de aire fría, una densidad de aire reducida y una reducida humedad relativa en lo alto de la
torre permite innovaciones sostenibles en cuanto a recursos. El aire de ventilación se extrae en lo alto del
edificio, y de esta manera se requiere menos energía en el sistema de aire acondicionado, la ventilación y la
deshumidificación del edificio.
Burj Khalifa cuenta con uno de los sistemas de recuperación de agua de condensación mayores en el
mundo. Desviando y reutilizando el agua de la descarga condensada del aire acondicionado se minimiza la
necesidad de agua potable municipal. El ahorro anual de agua se estima igual al volumen de 14 piscinas
olímpicas.
La conducción de energía eléctrica utilizando alto voltaje reduce las pérdidas energéticas y aumenta la
eficiencia energética si se compara con la distribución de energía de bajo voltaje.
Sistemas de monitorización de energía eléctrica individual permiten la optimización energética continua de
los sistemas de la torre a lo largo de su vida útil. Como consecuencia, se reduce el impacto medioambiental
energético de Burj Khalifa.
El sistema de gestión del edificio Burj Khalifa (BMS) mantiene la torre con costes operativos bajos, con un
mejor uso de los servicios y de los recursos del edificio, con un buen control de las condiciones de confort
internas, con una monitorización eficiente y con un acierto en el consumo energético.
Burj Khalifa fue diseñado para reducir sistemas mecánicos, proponiendo control pasivo, mientras se ahorra
energía.
Aprendiendo de los procesos de diseño y de construcción de Burj Khalifa, SOM está aplicando tecnologías
similares en nuevos proyectos. La nueva torre DMC en Seúl aprovechará el efecto natural del viento. Generará
parte de la demanda energética del edificio utilizando turbinas. El diseño reducirá en el edificio el uso de energía
municipal con respecto al consumo habitual de un edificio de gran altura.
www.som.com
Entrevista a varios responsables de la definición
de los vidrios de este edificio en Guardian
Guardian:
1.
Francesco Tritta
Phillip Higgins
Sanjeev Krishnan
Earnest Thompson
Chris Dolan
¿Cuál es la superficie acristalada del edificio?
Con un total de aproximadamente 26.000 paneles de vidrio, la torre cuenta con 150.000 m2 de
acristalamiento en su fachada, 100.000 m2 de ellos en la base.
El volumen de laminado en proyecto no es muy grande comparado con el total del acristalamiento.
Alrededor de 5.300 m2 instalados en zona inferior a los 0.7 m de altura debido a la regulación contra
impactos. En concreto se han colocado:
. 5000 m2 Lami 44.2 + Capa ClimaGuardNL (Vidrio flotado 2x4 mm + lámina PVB 0,76 mm)
. 300 m2 Lami 55.2 + Capa ClimaGuardNL (Vidrio flotado 2x5 mm + lámina PVB 0,76 mm)
. El tamaño más grande es de 3200 mm x 1800 mm
Mientras que en Europa el vidrio utilizado en su mayoría en este tipo de usos es el templado, en Burj
Dubai se colocó en su mayoría vidrio termoendurecido. El objetivo ha sido minimizar el riesgo de rotura
espontánea por inclusiones de níquel, que son más habituarles en los vidrios templados.
Además el vidrio termoendurecido, gracias al proceso de enfriamiento más largo y lento que el del
templado, presenta una mejor óptica.
2.
El proyecto comienza a construirse en 2004, ¿cuándo se producen las primeras reuniones o
consultas entre el arquitecto y el “fabricante” del vidrio para la definición del producto?
En 2002 Guardian US mantuvo el primer contacto con SOM. Fue entonces cuando los comerciales
locales de Guardian y de Guardian Europe se involucraron en el proyecto. La complejidad y naturaleza
global del diseño y de la construcción comenzó hace seis años, cuando el proyecto Burj Khalifa fue
anunciado, y las reuniones comenzaron en Chicago, Alemania y Suiza. Las primeras consultas sobre el
vidrio comenzaron hacia 2003 y los diferentes cálculos se llevaron a cabo los años posteriores:
. Valores técnicos de las UVAs.
. Cálculos de espesores en función de la carga del viento 3,0 kN/m2, que se corresponde a una
velocidad de 250 km/h
. Cálculos de temperatura y movimiento para las UVAs incluyendo diferencias de temperatura entre
planta baja y final de la torre (producción e instalacion de las UVAs), así como también en
diferentes estaciones del año.
Las plantas de Guardian de Alemania y Luxemburgo fabricaron el vidrio de capas para la torre Burj
Khalifa. Guardian también está suministrando el vidrio de las seis torres alrededor de Burj Califa. Dichas
torres, conocidas como Burj Residence, llevarán SunGuard HP Green 63, fabricado en la planta de
Rayong de Guardian, planta de vidrio flotado de Tailandia, y revestido de capa en la planta de de
Guardian en Bascharage, Luxemburgo.
3.
¿En qué fase del proyecto se estableció definitivamente la composición del vidrio?
A principios de 2005 se decidió que el vidrio Guardian sería colocado en el edificio. La primera UVA fue
colocada en agosto 2007. El buen aspecto óptico de un vidrio de tan alta reflexión en un edificio de esta
complejidad se consigue gracias al buen tratamiento térmico del vidrio, así como también a la posición
segmentada de los paneles.
4.
¿Cuáles eras las condiciones/calidades de partida para el vidrio?
Los arquitectos buscaban un vidrio mate y plateado de alta reflexión hacia el exterior y que no molestara
en el interior del edificio. No se aceptaban ni vidrios tintados en masa ni vidrios serigrafiados.
5.
¿Había condicionantes de proyecto para la elección de un vidrio u otro?
El principal condicionante fue un factor solar de alrededor de 15-17 con un coeficiente de sombra de
0,18.
6.
¿Qué normativa urbanística había al respecto? ¿Había condicionantes estéticos importantes?
No, no existían condicionantes estéticos locales particulares. Se trata de la torre más alta del mundo con
la mayor superficie habitable.
7.
¿Qué marco normativo técnico existe en este país? ¿Es comparable al español? ¿Al europeo?
Sí. La normativa de seguridad frente a impactos. El estandard norteamericano en que se basan indica
que por encima de una altura de 0,7 m no es necesario un vidrio de seguridad. Ésta es también la razón
para utilizar en mayor parte vidrio termoendurecido.
En general, la mayoría de los edificios de Oriente Medio cuentan con vidrio templado tanto en el vidrio
interior como exterior del doble acristalamiento, una tendencia muy extendida y difícil de cambiar. El uso
de vidrio termoendurecido ocurre sólo cuando un arquitecto internacional lo especifica para un proyecto
en concreto, normalmente de gran envergadura, como el que nos ocupa. El uso de vidrio recocido es
impensable en estos usos.
8.
¿Era indispensable la elección de un vidrio de altas prestaciones energéticas? ¿Estaba definido
por la normativa? ¿Fue una apuesta para el propietario, con el objetivo de ahorrar en los costes
de las instalaciones de climatización?
El promotor del edificio impuso este vidrio a través del equipo de la HVCA (Heating and ventilating
contractor’s association).
9.
¿En qué grado influyen las diferentes estaciones del año en la definición del vidrio? ¿Con qué
dos enunciados definiría la zona climática donde se levanta la torre Burj Dubai?
La cuestión más importante fue la diferencia de temperatura entre la fase de producción y la colocación.
Las UVA fueron fabricadas en enero en Abu Dhabi bajo una temperatura de 26 °C y colocadas en
agosto a 48 °C. Todo ello incluyendo una intensidad solar de 900 W/m² ( en Europa el máximo es de
750W/m2 para una fachada vertical).
Asímimo la diferencia de temperatura entre el exterior ( hasta 48 °C ) y el interior ( 22 °C.) también tuvo
su influencia.
Los cálculos de la tensión y flecha del vidrio sirvieron para tomar decisiones sobre los diferentes
espesores del vidrio.
10. ¿Se planteó desde un principio la utilización de vidrios bajo emisivos?
Sí. En los países de Oriente Medio se exige desde hace años el uso de vidrios de baja emisividad, que
ayudan a mantener el calor fuera del edificio durante la noche (el calor indirecto del exterior es muy alto).
La mayoría de la gente no se da cuenta de lo interesante que es el vidrio bajo emisivo en Oriente Medio
y que no está siendo usado tanto como se debería. Generalmente, se piensa en usar vidrio bajo emisivo
en climas de bajas temperaturas, donde su funcionalidad está bien documentada. El concepto de
bloquear y reflejar calor indirecto por la noche y por el día es algo que no se considera normalmente y
que tiene gran importancia en climas como el que nos ocupan.
El entorno del edificio (el resto de edificios, el desierto, las montañas…) absorben el calor intenso a lo
largo de las horas del día y continua radiando este calor a lo largo de la noche. El vidrio bajo emisivo
ayuda a reflejar esa radiación de onda larga y a minimizar su transmisión. Mascat en Oman es un
interesante ejemplo, puesto que está rodeada por numerosas pequeñas montañas que radian gran
cantidad del calor acumulado durante el día. En la ciudad de Mascat, las temperaturas durante la noche
y la humedad son en general más cálidas que en otras áreas debido a este efecto.
La otra ventaja de un vidrio bajo emisivo en Oriente Medio es que ayuda a reducir la condensación en el
vidrio exterior durante los meses más cálidos del verano, estación en la que es frecuente ver ventanas
cubiertas de agua proveniente de la condensación durante el día.
11. ¿Qué movimiento de la torre se tuvo en cuenta para definir los márgenes y holguras del vidrio?
¿Soportan los vidrios estos movimientos de la torre? ¿Lo soporta la subestructura que sujeta el
vidrio?
El vidrio resiste los movimientos ya que el marco se mueve también, soportando el vidrio con cierta
holgura (no existe contacto directo entre el vidrio y el marco). Respecto a los movimientos exactos de la
estructura, no estuvimos implicados en esta parte.
12. ¿En qué manera influye la posición de cada panel de vidrio
sobre la definición del mismo?
El vidrio está colocado de manera vertical en el marco y
segmentado alrededor de la torre. Esto es para evitar la distorsión
óptica debida al tratamiento térmico del vidrio. En fachadas
totalmente planas, el vidrio altamente reflejante tiende a generar
más distorsiones.
13. De qué manera influye el espesor del vidrio sobre su rendimiento
energético? ¿Cómo se divide la torre en función del espesor del
vidrio? ¿En qué puntos y por qué se produce el cambio del espesor?
La determinación del espesor del vidrio viene definida por limitación de los
valores de la tensión y la flecha del vidrio en los cálculos en función del
tamaño, la diferencia de temperatura y la carga de viento. Se definieron
fachadas tipo para toda la torre con diferentes dimensiones de vidrio. En su
mayoría, tamaños grandes y otros más pequeños en su alrededor.
14. Para el cálculo de la presión del viento sobre la fachada, ¿se tomaron en cuenta diferentes
situaciones? ¿Qué diferencia de presiones soporta la torre en toda su altura? Debemos recordar
que la torre tiene una altura de 828 metros. Según la ficha, la presión estimada es de 3 kN/m2, lo
que se corresponde con una velocidad de 250 km/h.
Correcto. Este dato fue suministrado por el especialista encargado del muro cortina.
15. ¿Qué hizo definir la solución con un vidrio termoendurecido en lugar de uno templado? ¿Puede
explicar de manera más precisa la diferencia de la normativa europea con la americana o
asiática? (las inclusiones de níquel).
El vidrio termoendurecido no es un vidrio de seguridad según lo establecido en las diferentes normativas.
Los estándares norteamericanos no exigen vidrio de seguridad por encima de una altura de 0,7 metros,
por lo que no se pudo optar por la colocación de este tipo de vidrio por encima de la mencionada altura.
Por otra parte el vidrio termoendurecido no está tan expuesto a inclusiones de níquel si lo comparamos
con el vidrio templado con lo que el riesgo de rotura espontánea es menor, una razón adicional
importante para su elección en este proyecto.
El vidrio termoendurecido se somete a una ciclo de calentamiento y enfriamiento y es generalmente dos
veces más resistente que en el vidrio recocido del mismo espesor y configuración. Además presenta
mayor resistencia al choque térmico que el vidrio templado o recocido. Cuando se rompe, los
fragmentos son típicamente mayores que los de un vidrio templado e inicialmente tienden a
mantenerse en el acristalamiento.
Es por todo esto que el vidrio termoendurecido se utiliza en acristalamientos generales, donde se
requiere resistencia adicional para soportar las cargas de viento y presión de temperatura y que no
requieren la resistencia de un vidrio templado.
16. El salto térmico que el vidrio termoendurecido sufre durante su fabricación no es tan grande
como en el caso del vidrio templado. ¿Le confiere esto ventajas frente a este último?
El vidrio templado resiste una diferencia de temperatura ∆T de 200 °C , mientras que en el vidrio
termoendurecido es de alrededor de 100 °C. La diferencia en los procesos de fabricación radica en el
enfriamiento. El del vidrio termoendurecido es más largo y gradual lo que contribuye a minimizar la
distorsión óptica.
17. ¿ Qué influencia tiene la cámara de aire en las prestaciones del vidrio? En Burj Dubai varía entre
12 y 18 mm.
Tan sólo influye en el valor U, que varía de 1,4 a 1,7 W/m²K. El resto de prestaciones luminosas y
energéticas no varían con la dimensión de la cámara.
18. ¿Qué otros vidrios se plantearon como posible solución? ¿Por qué se descartaron?
El competidor más fuerte fue el productor local de vidrio de los Emiratos Árabes, pero la relación de
Guardian con SOM (en la mayor parte de los proyectos de EEUU y Europa, principalmente en Londres)
y el inmejorable aspecto del vidrio, que se ajustaban perfectamente a lo que el cliente buscaba,
inclinaron la balanza a nuestro favor.
19. ¿Qué composición final se colocó?
Hoja exterior:
Cámara:
Hoja interior:
10 mm HS SunGuard Solar Silver 20 (termoendurecido)
12 a 18 mm aire
4 a 10 mm HS ClimaGuard NLT (en función de cálculos estáticos y de
temperatura)
Para este proyecto, los arquitectos estudiaron más de 20 opciones diferentes, pero Sunguard Silver 20
prevaleció por sus cualidades y valores estéticos, un reflexión plateada más fría y mate que del resto de
los productos de otros fabricantes.
Aún hoy en día, situados al pie del edificio acabado y observando por encima del basamento hacia la
espiral, uno sólo puede estar de acuerdo con su razonamiento para la elección de este bello producto.
Los estandares exigidos en el suministro del vidrio fueron muy exigentes para asegurar la calidad final
del vidrio, libre de cualquier distorsión y defecto y con una excelente planimetría, tanto en la hoja exterior
como interior del doble acristalamiento. Se prestó especial cuidado a la anisotropía que puede aparecer
durante el proceso de termoendurecido. Guardian estuvo presente en todo esto proceso apoyando a
White Aluminium y asegurándose de la instalación de piezas que cumpliesen los exigentes estándares
de calidad establecidos para el proyecto.
El resultado es este espectacular proyecto que cumple las expectativas de constructor, arquitecto y
promotor y que ha marcado un hito en la construcción.
* IGU es el acrónimo para insulating glass unit. Es como aquí en España, que nosotros las llamamos UVAs
* Formas de aplicar la capa:
El pirólitico se hace pulverizando un spray sobre el vidrio aún caliente en la propia línea del float ( según sale del
baño de estaño y entra al arca de enfriamiento).
El magnetrónico se realiza off line en una máquina con cátodos al vacío. Es un proceso de deposición molecular
de óxidos metálicos y no metálicos (silicio, plata...) sobre el vidrio.