Sumario— El sistema modular es una solución eficiente
para fachadas de grandes edificios, en cuanto a tiempos de ejecución y nivel de
calidad. Sin embargo, requiere tener en cuenta una serie de conceptos en cuanto
a su diseño. Este artículo pretende ilustrar la evolución de este sistema y
exponer algunos de los parámetros de diseño más importantes.
1. INTRODUCCIÓN
La evolución de las fachadas modulares, desde los primeros diseños innovadores
de Jean Prouvé a principios del año 1.960, ha llevado al desarrollo de sistemas con
mejores soluciones técnicas que se aplican en fachadas más industrializadas y
prefabricadas en taller, optimizando rendimientos de puesta en obra, al menos
tres veces superior al sistema tradicional, y obteniendo niveles de calidad más altos, ya
que se realiza un mejor control sobre el producto acabado.
La creciente apuesta del sistema modular en aluminio, por parte de las empresas
más destacadas del sector, acompañado por un marco legal más exigente, ha
generado una evolución en los sistemas de fachadas modulares, en cuanto a
soluciones técnicas se refiere, en los apartados tan fundamentales como estanquidad,
estabilidad y aislamiento térmico, acústico y al fuego.
El Código Técnico de la Edificación ha determinado unos valores
necesarios a cumplir, en función de datos experimentales, tomados en los meses
de verano e invierno en la capital de cada una de las provincias. En total, son
cuatro parámetros: transmitancia térmica , permeabilidad al aire, control de
condensaciones y factor solar.
La transmitancia térmica y el control de condensaciones se consigue
mediante la rotura de puente térmico, la permeabilidad al aire con el sistema
de juntas y el factor solar a través del vidrio o combinándose con elementos de
protección solar.
El cumplimiento de estos cuatro parámetros tiene una incidencia directa
en el diseño de los sistemas de fachadas. Para ser homologados deberán superar
una serie de ensayos en un laboratorio de un organismo oficial.
2.
PARÁMETROS DE DISEÑO DE UN SISTEMA MODULAR
2.1.
Rotura de puente térmico
El puente térmico es una zona donde se transmite el calor por
conducción, en este caso por el aluminio, que es un buen conductor térmico.
Para evitar esta fuga se usa lo que se denomina rotura de puente térmico.
Consiste en evitar que la cara interior y exterior tengan contacto entre sí,
intercalando un material de baja conductividad térmica, embutido en el propio
perfil de aluminio.
El sistema de rotura más empleado es la varilla de poliamida, que es un
producto termoplástico autorizado por la normativa europea.
Las ventajas del uso de rotura de puente térmico son :
-
El ahorro
de energía y reducción de la transmitancia térmica de la fachada. Por tanto,
se reducirán las emisiones de dióxido de carbono.
-
La
limitación de la
condensación. Cuando la temperatura exterior es muy baja y en
el interior hay humedad relativa elevada, se da el fenómeno de la condensación
sobre los perfiles interiores, debido a que el perfil interior está por debajo
de la temperatura de rocío. La masa de aire húmedo interior se enfría al entrar en
contacto con el aluminio, y dicho aire pasa de estado gas a líquido.
Dentro del sistema de fachada, la poliamida debe mantener la
continuidad del aislamiento, que genera
la unidad de vidrio aislante (Figura 1).
El sobrecoste económico que supone esta mejora es sobradamente
recuperada por una reducción entre el 10% y 15% del consumo energético del
total del edificio.
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| Figura 1. Sistema modular con perfil exterior, se muestra la poliamida en el misma línea que el vidrio aislante. |
2.2.
Sistema de juntas
El comportamiento frente al agua es un aspecto determinante en el diseño
de un muro cortina, en concreto en las juntas entre módulos, ya que los
componentes exteriores como vidrio, panel o perfiles son impermeables. Por
tanto, se deben prever mecanismos para lograr la estanquidad y en caso que se
produzcan filtraciones, estas se drenen al sitio previsto para evitar su
entrada al interior del edificio.
El bastidor de aluminio
incorpora una serie de barreras que evite las filtraciones de agua y en
el caso que se produzcan, preparar una canal interior para conducirla y facilitarle su salida al exterior. Estas
barreras suelen ser juntas de perfiles preformados de EPDM.
El sistema de estanquidad al agua y al aire, puede estar formado por este mismo orden por
las siguientes barreras, desde el exterior hacia el interior, por junta por
solape, canal de drenaje, junta por contacto y dos juntas machihembradas.
La barrera externa debe basar la estanquidad en el solape de juntas
entre módulos, o sea que una junta apoye
encima de la junta del módulo contiguo, siendo posible una inspección visual una vez montado y sencillo de subsanar en
caso de solape incorrecto (Figura 2).
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| Figura 2. Junta exterior de fachada modular, se muestra junta por solape. En ciertos puntos se aprecia que las gomas no están solapadas, siendo sencillo de subsanar desde el exterior. Esta barrera es la base de la estanquidad de fachada, con la finalidad de evitar infiltraciones de agua. |
La segunda junta basaría la estanquidad en el contacto entre ambas. En
esa zona de contacto, las juntas presentan un diseño en forma de bulto que permite
realizar presión entre las dos superficies.
La tercera y cuarta barrera, se puede resolver con una unión machihembrada
entre junta y cavidad de aluminio. Con la cuarta barrera se resuelve la unión
interior, viéndose una junta vertical rehundida en cada eje de módulo (Figuras 3
y 4).
Entre la primera y la segunda junta, se debe prever un canal para
conducir las eventuales infiltraciones al exterior.
La unión machihembrada entre módulos, en la tercera y cuarta barrera,
une la fachada mecánicamente y permite la dilatación individual de cada uno,
sin que se pierda contacto entre barreras.
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| Figura 3. Croquis conceptual, donde se muestran los conceptos expuestos. |
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| Figura 4. Vista en sección horizontal y en sección vertical de la junta entre dos semimontantes y semitravesaños, respectivamente, de un sistema modular. Se observa la dos primeras juntas de estanquidad, unión por solape y contacto respectivamente, y la tercera y cuarta por unión machihembrada. Se muestra la rotura de puente térmico a través de la junta donde apoyan los vidrios. |
Dos aspectos a destacar, el primero es asegurar la fijación de la junta
contra el bastidor de aluminio, para evitar que se desprenda durante la
manipulación en obra, y evitar posteriores filtraciones indetectables. La
segunda es asegurar la continuidad ininterrumpida de la junta en todo el
perímetro de la retícula de aluminio. Por tanto, en taller se deben vulcanizar
las uniones de las juntas en sus entregas a inglete o rectas (Figura 5).
El concepto más importante a extraer de este apartado, aunque exista un
sistema de barreras posteriores para proteger filtraciones a través de la
primera junta y conseguir los valores de permeabilidad al agua y al aire
requeridos por la normativa, es que la primera barrera de estanquidad debe
funcionar sin error alguno y no permitir la entrada de agua en el sistema.
Por tanto, la línea de estanquidad al agua, se debe conseguir en el
plano exterior de vidrio.
Un riguroso control de calidad de las juntas, tanto en fábrica como en
obra, es indispensable para asegurar el funcionamiento de estas.
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| Figura 5. Vista de unión en horizontal de sistema modular. Se aprecian las dos juntas de estanquidad exteriores, la continuidad de las juntas en sus encuentros a inglete, la unión machihembrada en la parte interior. Se observa la unión del sistema de cuelgue al perfil de aluminio. |
2.3.
Inercia del perfil
El perfil de aluminio debe ser dimensionado, para las cargas que debe
transmitir, con la sección óptima de material.
Sobredimensionar genera un incremento económico de material que reduce
la competitividad del sistema. Es importante el cálculo inercial óptimo de cada
uno de los elementos, porqué la repercusión económica es decisiva, ya que el
mercado posiciona cada sistema por su precio y calidad.
Para diseñar el perfil de aluminio y poder optimizar el material es
necesario conocer su centro de gravedad. De esta manera, podemos acumular
sección en las partes más alejadas del centro de gravedad (Figura 6),
aumentando así su inercia ( I = m·R2).
Se debe disponer de una gama de perfiles por cada rango de inercias,
adaptándose a la modulación que requiera el proyecto, o diseñar perfiles a
medida del proyecto, si por cantidad es rentable económicamente.
Figura 6. Se muestra perfil,
donde se aprecia como el espesor de aluminio es mayor en la parte más alejada
del centro de gravedad.
2.4.
Sistema de cuelgue
La transmisión de cargas, que se realiza desde el bastidor de aluminio
al anclaje, se lleva a cabo a través del elemento de cuelgue, que está unido al
perfil vertical del bastidor y apoya en
el anclaje que está fijado a la estructura del edificio (Figura 7).
El sistema de cuelgue debe permitir la dilatación horizontal, con el
fin que cada módulo dilate de manera independiente (Figuras 8 y 9).
Figura 7. Anclaje móvil
tridimensional para sistema modular. Permite la dilatación horizontal.
El material es preferible que sea de aluminio extrudido que de acero,
solucionando la compatibilidad y evitar así el par galvánico, ya que cualquier
elemento en acero debe estar sometido a un tratamiento de protección, que puede
ser galvanizado o zincado (Figura 10).
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| Figura 8. Imagen de elemento de cuelgue y anclaje de aluminio extrudido. La nivelación en altura del módulo se realiza a través del canal vertical del perfil. |
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| Figura 9. Imagen de elemento de cuelgue y anclaje de aluminio extrudido. La nivelación en altura del módulo se realiza mediante los tornillos del cuelgue. |
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| Figura 10. Imagen de elemento de cuelgue y anclaje de acero galvanizado. Destaca la simplicidad del anclaje y el sistema de cuelgue formado por dos parejas de tornillos. El anclaje es una pletina rectangular con cuatro taladros. Por un extremo se fija al forjado y por el otro presenta dos espacios para ubicar dos tornillos que fijan el módulo a la pletina y los otros dos permiten la nivelación en altura. |
2.5.
Sistema de anclaje
Las fachadas modulares se definen en las fases de proyecto ejecutivo y
se fabrica según estas cotas.
El anclaje debe tener regulación en los tres ejes con el objetivo de
absorber las desalineaciones de la estructura del edificio (Figura 11). Estos
valores de tolerancias deben aparecer en los planos y memorias de proyecto,
para que haya una coordinación con las tolerancias de construcción de la
estructura del edificio.
Una previsión de tolerancias adecuada simplifica la construcción de
estructura y fachada.
El material del anclaje, al igual que el sistema de cuelgue, puede ser
de aluminio extrudido o de acero convenientemente protegido.
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Figura 11. Se muestra anclaje de
esquina, donde se aprecian los colisos de regulación.
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2.6.
Aislamiento al fuego
La resolución del aislamiento al fuego entre el paso de forjados que
dicta el CTE en su Documento Básico Seguridad en caso de incendio, se puede resolver realizando una intervención
in situ posterior al montaje de fachada, instalando un panel de lana de roca
anclado a forjado, independiente a los
módulos de fachada, utilizando masillas
intumescentes en las entregas (Figura 12).
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| Figura 12. Sistema cortafuegos
in situ, formado por panel de lana de roca anclado a forjado.
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Los sistemas modulares tienen la opción de incorporar el aislamiento al
fuego, mediante la inserción del panel de lana de roca y materiales
intumescentes, previo ensayo en
laboratorio.
En el mercado existen empresas con sistemas homologados por la
normativa, que resuelven las sectorizaciones con soluciones compatibles y
adaptables con los sistemas de fachadas (Figura 13).
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| Figura 13. Sistema modular con
cortafuegos integrado y que se complementa con entrega horizontal contra viga
de hormigón.
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2.7.
Unión del vidrio al bastidor
La unión del vidrio al bastidor se puede realizar mediante fijación
química, con sellantes de silicona, o mediante fijación mecánica, con perfiles
presores. El primer sistema permite que la perfilería quede oculta al exterior
y el segundo muestra un perfil exterior en las juntas entre módulos.
El sellante de silicona es un producto con unas características de
adhesión, cohesión y elasticidad suficiente para cumplir la función de unión. Está
formado por enlaces silicio y oxígeno, que requieren una cantidad de energía
muy elevada para ser destruidos y no es atacable por los rayos ultravioletas de
la radiación solar.
Los fabricantes de sellantes de silicona, han realizado los ensayos y
validaciones más rigurosas, y concluyen que esta no necesita mantenimiento. Se
demuestra que existen edificios con más de 45 años de vida, donde el sellante mantiene
sus propiedades.
Otra tipología de unión es la fijación mecánica con perfil de presión,
quedando la perfilería vista por el exterior.
Los dos sistemas funcionan y la prueba es que existen edificios en todo
el mundo con ambas soluciones.
2.8.
Vidrio
El vidrio tiene una incidencia muy importante en la transmitancia
térmica y el factor solar, ya que gran
parte de la fachada es vidrio y el resto son juntas. La elección del vidrio
adecuado es fundamental para cumplir las prestaciones requeridas, reducir los
consumos energéticos del edificio y cumplir los criterios arquitectónicos del
proyecto.
Los criterios de elección del vidrio requieren un capítulo a parte por
la importancia y extensión de los argumentos a exponer.
2.9.
Integración de sistemas
El sistema modular debe tener la posibilidad de incorporar, a través de
su bastidor, cualquier material que sus propiedades sean compatibles con los
sistemas de fijación. Estos materiales pueden ser desde el panel aislante de
lana de roca para las zonas opacas de fachada o antepechos, incluyendo la
posibilidad de insertar el acabado que el cliente final desee, hasta sistemas
fotovoltaicos, placas de sistemas de fachadas de piedra, paneles fenólicos,
composite, entre muchos otros.
3.
CONCLUSIONES
Los parámetros expuestos son algunos de los puntos más importantes
detectados fruto de la observación y del análisis de diferentes sistemas del
mercado. El éxito de estas construcciones se basa en el estudio riguroso y detallado
de cada proyecto, aplicando las soluciones más adecuadas, en función de la
superficie de fachada, altura del edificio, climatología, situación y los
requerimientos del proyecto arquitectónico (Figura 14).
Para obtener un sistema óptimo, se deben conocer los problemas que se
originan tanto en la fabricación como en la ejecución en obra y prever su
solución en la fase de diseño.
Aspectos como la reposición de vidrios,
paneles interiores, desprendimiento de juntas de estanquidad, entregas
con elementos interiores como divisorias, suelos y techos, optimización de
costes, deben quedar resueltos en la fase de diseño.
El sistema de fachada modular seguirá evolucionando en función de las
necesidades técnicas y estéticas que se planteen en futuros proyectos.
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| Figura 14. Sede de Gas Natural, Barcelona (2005). Sistema de fachada modular (Arq. Miralles-Tagliabue). |
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