El vidrio

El vidrioPor Nicols Bianchini;Hernn Arra.

FabricacinSe Fabrica a partir de mezcla compleja de compuestos vitrificantes, como slice, fundentes, como los lcalis, y estabilizantes, como la cal. Estas materias primas se cargan en elhornode cubeta por medio de una tolva.El horno se calienta con quemadores degas opetrleo. La llama debe alcanzar unatemperatura suficiente, y para ello el decombustin se calienta en unos recuperadores construidos con ladrillos refractarios antes de que llegue a los quemadores.

El horno tiene dos recuperadores cuyasfuncionescambian cada veinte minutos:Uno se calienta por contacto con losgasesardientes.el otro proporciona elcaloracumulado al aire de combustin.La mezcla se funde a unos 1.500C y avanza hacia la zona de enfriamiento, donde tiene lugar el recocido. En el otro extremo del horno se alcanza una temperatura de 1.200 a 800C. Al vidrio as obtenido se le da forma por laminacin (como en el esquema superior) o por otro mtodo.Vidrio (Industria)Sustancia amorfa fabricada sobre todo a partir de slice (SiO2) fundida a altas temperaturas con boratos o fosfatos. Tambin se encuentra en lanaturaleza, por ejemplo en la obsidiana, un material volcnico, o en los enigmticos objetos conocidos como tectitas.. El vidrio es una sustancia amorfa porque no es ni un slido ni un lquido, sino que se halla en unestadovtreo en el que las unidades moleculares, aunque estn dispuestas de forma desordenada, tienen suficiente cohesin para presentar rigidezmecnica.El vidrio se enfra hasta solidificarse sin que se produzca cristalizacin; el calentamiento puede devolverle su forma lquida. Suele ser transparente, pero tambin puede ser traslcido u opaco. Sucolorvara segn los ingredientesempleadosen su fabricacin.El vidrio fundido es maleable y se le puede dar forma mediante diversastcnicas. En fro, puede ser tallado a bajas temperaturas es quebradizo y se rompe con fractura concoidea (en forma de concha de mar).Se fabric por primera vez antes del 2000a.C.Desde entonces se ha empleado para fabricar recipientes de uso domstico as como objetos decorativos y ornamentales, entre ellos joyas. Materiales y tcnicas

El ingrediente principal del vidrio es la slice, obtenida a partir de arena, pedernal o cuarzo.

Composicin y propiedades

La slice se funde a temperaturas muy elevadas para formar vidrio. Como ste tiene un elevado punto de fusin y sufre poca contraccin y dilatacin con los cambios de temperatura.Es adecuado para aparatos delaboratorioy objetos sometidos a choques trmicos (deformaciones debidas a cambios bruscos de temperatura), como los espejos de lostelescopios. El vidrio es unmalconductor del calor y laelectricidad, por lo que resulta prctico para el aislamiento trmico y elctrico.En la mayora de los vidrios, la slice se combina con otras materias primas en distintas proporciones. Los fundentes alcalinos, por lo general carbonato de sodio o potasio, disminuyen el punto de fusin y laviscosidadde la slice.La piedra caliza o la dolomita (carbonato de calcio y magnesio) acta como estabilizante.Otros ingredientes, como el plomo o el brax, proporcionan al vidrio determinadas propiedades fsicas.

Vidrio soluble y vidrio sodoclcico

El vidrio de elevado contenido en sodio que puede disolverse enaguapara formar un lquido viscoso se denominavidrio soluble Se emplea como barniz ignfugo en ciertos objetos y como sellador.Lamayorparte del vidrio producido presenta una elevada concentracin de sodio y calcio en su composicin.se conoce como vidrio sodoclcico y se utiliza para fabricar botellas, cristaleras demesa, bombillas (focos), vidrios de ventana y vidrios laminados.

Vidrio al plomo

El vidrio fino empleado para cristaleras de mesa y conocido como cristal es elresultadode frmulas que combinan silicato de potasio con xido de plomo.El vidrio al plomo es pesado y refracta ms laluz, por lo que resulta apropiado para lentes o prismas y para bisutera. Como el plomo absorbe la radiacinde alta energa, el vidrio al plomo se utiliza en pantallas para proteger alpersonalde las instalaciones nucleares.

Vidrio de boro silicato

Este vidrio contiene brax entre sus ingredientes fundamentales, junto con slice y lcali. Destaca por su durabilidad yresistenciaa los ataques qumicos y las altas temperaturas, por lo que se utiliza mucho en utensilios decocina, aparatos de laboratorio y equipos paraprocesosqumicos.

Color

Las impurezas en las materias primas afectan al color del vidrio.Para obtener una sustancia clara e incolora, los fabricantes aaden manganeso con el fin de eliminar los efectos de pequeas cantidades dehierroque producen tonos verdes y pardos. El cristal puede colorearse disolviendo en l xidos metlicos, sulfuros o seleniuros. Otros colorantes se dispersan en forma de partculas microscpicas.Ingredientes diversos

Entre los componentes tpicos del vidrio estn los residuos de vidrio de composicin similar, que potencian su fusin y homogeneizacin. A menudo se aaden elementos de afino, como arsnico o antimonio, para desprender pequeas burbujas durante la fusin.

Propiedades fsicas

Segn su composicin, algunos vidrios pueden fundir a temperaturas de slo 500C; encambio, otros necesitan 1.650C. La resistencia a la traccin, que suele estar entre los 3.000 y 5.500N/cm2, puede llegar a los 70.000N/cm2 si el vidrio recibe un tratamiento especial. Ladensidadrelativa (densidad con respecto al agua) va de 2 a 8, es decir, el vidrio puede ser ms ligero que elaluminioo ms pesado que elacero.Las propiedades pticas y elctricas tambin pueden variar mucho.

Mezcla y fusin

Despus de una cuidadosa medida y preparacin, las materias primas se mezclan y se someten a una fusin inicial antes de aplicarles todo el calor necesario para la vitrificacin.En el pasado, la fusin se efectuaba en recipientes de arcilla (barro) que se calentaban en hornos alimentados conmaderao carbn. Todava hoy se utilizan recipientes de arcilla refractaria, que contienen entre 0,5 y 1,5 toneladas de vidrio, cuando se necesitan cantidades relativamente pequeas de vidrio para trabajarlo a mano. En lasindustriasmodernas, la mayor parte del vidrio se funde en grandes calderos, introducidos por primera vez en 1872.Estos calderos pueden contener ms de 1.000 toneladas de vidrio y se calientan con gas, fuel-oil o electricidad.Las materias primas se introducen de forma continua por una abertura situada en un extremo del caldero y el vidrio fundido, afinado y templado, sale por el otro extremo.En unos grandes crisoles o cmaras de retencin, el vidrio fundido se lleva a la temperatura a la que puede ser trabajado y, a continuacin, la masa vtrea se transfiere a lasmquinasde moldeo.

Moldeado

Los principalesmtodosempleados para moldear el vidrio son el colado, el soplado, el prensado, el estirado y el laminado. Todos estos procesos son antiguos (vaseVidrio (arte)), pero han sufrido modificaciones parapoder producir vidrio con fines industriales.Ej, se han desarrollado procesos de colado por centrifugado en los que el vidrio sefuerzacontra las paredes de un molde que gira rpidamente, lo que permite obtener formas precisas de poco peso, como tubos detelevisin.Tambin se han desarrollado mquinas automticas para soplar el vidrio.

Vidrio tensionado

Es posible aadir tensiones de modo artificial para dar resistencia a un artculo de vidrio. Como vidrio se rompe como resultado de esfuerzos de traccin que se originan con un mnimo araazo de la superficie, la compresin de sta aumenta el esfuerzo de traccin que puede soportar el vidrio antes de que se produzca la ruptura. El Un mtodo llamado temple trmico comprime la superficie calentando el vidrio casi hasta el punto de reblandecimiento y enfrindolo rpidamente con un chorro de aire o por inmersin en un lquido.La superficie se endurece de inmediato, y la posterior contraccin del interior del vidrio, que se enfra con ms lentitud, tira de ella y la comprime.Con este mtodo pueden obtenerse compresiones de superficie de hasta 24.000N/cm2 en piezas gruesas de vidrio.Tambin se han desarrollado mtodos qumicos de reforzamiento en los que se altera la composicin o laestructurade la superficie del vidrio medianteintercambio inico. Este mtodo permite alcanzar una resistencia superior a los 70.000 N/cm2. Tipos de vidrio comercial

La amplia gama de aplicaciones del vidrio ha hecho que se desarrollen numerosos tipos distintos.

Vidrio de ventanaEl vidrio de ventana, que ya se empleaba en el siglo I d.C., se fabricaba utilizando moldes o soplando cilindros huecos que se cortaban y aplastaban para formar lminas. En elprocesode corona, tcnica posterior, se soplaba un trozo de vidrio dndole forma de globo aplastado o corona.La varilla se fijaba al lado plano y se retiraba el tubo de sopladoLa corona volva a calentarse y se haca girar con la varilla; el agujero dejado por el tubo se haca ms grande y el disco acababa formando una gran lmina circular. La varilla se parta, lo que dejaba unamarca. En la actualidad, casi todo el vidrio de ventana se fabrica de formamecnicaestirndolo desde una piscina de vidrio fundido.En el proceso deFoucault, la lmina de vidrio se estira a travs de un bloque refractario rasurado sumergido en la superficie de la piscina de este material y se lleva a un horno vertical de recocido, de donde sale para ser cortado en hojas.

Vidrio de placa

El vidrio de ventana normal producido por estiramiento no tiene un espesor uniforme, debido a la naturaleza del proceso de fabricacin. Las variaciones de espesor distorsionan laimagende los objetos vistos a travs de una hoja de ese vidrio.El mtodo tradicional de eliminar esos defectos ha sido emplear vidrio laminado bruido y pulimentado, conocido como vidrio de placa. Hoy, el vidrio de placa se fabrica pasando el material vtreo de forma continua entre dobles rodillos situados en el extremo de un crisol que contiene el material fundidoDespus de recocer la lmina en bruto, ambas caras son acabadas de forma continua y simultnea.En la actualidad, el bruido y el pulimentado estn siendo sustituidos por el proceso de vidrio flotante, ms barato. En este proceso se forman superficies planas en ambas caras haciendo flotar una capa continua de vidrio sobre un bao deestaofundido.La temperatura es tan alta que las imperfecciones superficiales se eliminan por el flujo del vidrio. La temperatura se hace descender poco a poco a medida que el material avanza por el bao de estao y, al llegar al extremo, el vidrio pasa por un largo horno de recocido.

Botellas y recipientes

Las botellas, tarros y otros recipientes de vidrio se fabrican mediante un proceso automtico que combina el prensado (para formar el extremo abierto) y el soplado (para formar el cuerpo hueco del recipiente). En una mquina tpica para soplar botellas, se deja caer vidrio fundido en un molde estrecho invertido y se presiona con un chorro de aire hacia el extremo inferior del molde, que corresponde al cuello de la botella terminada. Despus, un desviador desciende sobre la parte superior del molde, y un chorro de aire que viene desde abajo y pasa por el cuello da la primera forma a la botella. Esta botella a medio formar se sujeta por el cuello, se invierte y se pasa a un segundo molde de acabado, en la que otro chorro de aire le da sus dimensiones finales. En otro tipo de mquina que se utiliza para recipientes de boca ancha, seprensael vidrio en un molde con un pistn antes de soplarlo en un molde de acabado. Los tarros de poco fondo, como los empleados para cosmticos, son prensados sin ms.

Vidrio ptico

La mayora de las lentes que se utilizan en gafas (anteojos), microscopios, telescopios, cmaras y otros instrumentos pticos se fabrican con vidrio ptico.ste se diferencia de los dems vidrios por su forma de desviar (refractar) la luz. La fabricacin de vidrio ptico es un proceso delicado y exigente. Las materias primas deben tener una gran pureza, y hay que tener mucho cuidado para que no se introduzcan imperfecciones en el proceso de fabricacin. Pequeas burbujas de aire o inclusiones demateriano vitrificada pueden provocar distorsiones en la superficie de la lente.

Las llamadas cuerdas, estras causadas por la falta de homogeneidadqumicadel vidrio, tambin pueden causar distorsiones importantes, y las tensiones en el vidrio debidas a un recocido imperfecto afectan tambin a las cualidades pticas.En la antigedad, el vidrio ptico se funda en crisoles durante periodos prolongados, removindolo constantemente con una varilla refractaria. Despus de un largo recocido, se parta en varios fragmentos; los mejores volvan a ser triturados, recalentados y prensados con la forma deseada. En los ltimos aos se ha adoptado un mtodo para la fabricacin continua de vidrio en tanques revestidos de platino, con agitadores en las cmaras cilndricas de los extremos (llamadas homogeneizadores). Este proceso produce cantidades mayores de vidrio ptico, con menor coste y mayorcalidad que el mtodo anterior. Para las lentes sencillas se usa cada vez ms el plstico en lugar del vidrio. Aunque no es tan duradero ni resistente al rayado como el vidrio, es fuerte y ligero y puede absorber tintes.Vidrio fotosensible

En el vidrio fotosensible, los iones deoroo plata del material responden a laaccinde la luz, de forma similar a lo que ocurre en una pelcula fotogrfica. Este vidrio se utiliza en procesos de impresin yreproduccin, y su tratamiento trmico tras laexposicin a la luz produce cambios permanentes.

El vidrio fotocromtico se oscurece al ser expuesto a la luz tras lo cual recupera su claridad original. Estecomportamientose debe a la accin de la luz sobre cristales diminutos de cloruro de plata o bromuro de plata distribuidos por todo el vidrio. Es muy utilizado en lentes de gafas o anteojos y en electrnica.

Vitrocermica

En los vidrios que contienen determinadosmetalesse produce una cristalizacin localizada al ser expuestos a radiacin ultravioleta. Si se calientan a temperaturas elevadas, estos vidrios se convierten en vitrocermica, que tiene una resistencia mecnica y unas propiedades de aislamiento elctrico superiores a las del vidrio ordinario. Este tipo decermicase utiliza en la actualidad en utensilios de cocina, conos frontales de cohetes o ladrillos termorresistentes para recubrir naves espaciales. Otros vidrios que contienen metales oaleacionespueden magnetizarse, son resistentes y flexibles y resultan muy tiles paratransformadoreselctricos de altaeficiencia.

Fibra de vidrio

Es posible producir fibras de vidrio que pueden tejerse como las fibras textiles estirando vidrio fundido hasta dimetros inferiores a una centsima de milmetro. Se pueden producir tanto hilos multifilamento largos y continuos como fibras cortas de 25 o 30 centmetros de largo.Una vez tejida para formar telas, la fibra de vidrio resulta ser un excelente material para cortinas y tapicera debido a su estabilidad qumica, solidez y resistencia al fuego y al agua. LostejidosGde fibra de vidrio, sola o en combinacin con resinas, constituyen un aislamiento elctrico excelente. Impregnando fibras de vidrio conplsticosse forma un tipo compuesto que combina la solidez y estabilidad qumica del vidrio con la resistencia al impacto del plstico. Otras fibras de vidrio muy tiles son las empleadas para transmitirsealespticas encomunicacionesinformticas y telefnicas mediante la nuevatecnologade la fibra ptica, en rpido crecimiento.