Escalonado Vidrios

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES

ÍNDICE

1. Materia Prima

1.1 Sílice1.2 Carbonato o sulfato de sodio1.3 Piedra caliza1.4 Cristal reciclado1.5 Componentes menores1.6 Recepción de materias primas

2. Fabricación de vidrio

2.1 Propiedades físicas 2.1.1 Color 2.1.2 Textura 2.1.3 Peso 2.1.4 Maleabilidad 2.2 Propiedades químicas 2.2.1 Densidad 2.2.2Viscosidad 2.2.3 Corrosión 2.3 Propiedades mecánicas 2.3.1 Torsión 2.3.2 Compresión 2.3.3 Tensión 2.3.4 Flexión

2.4 Propiedades ópticas 2.5 Propiedades térmicas 2.5.1 Calor Específico 2.5.2 Conducta Térmica 2.6 Puntos Característicos 2.7 Propiedades Eléctricas 2.8 Datos Técnicos

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3. Vidrio (Industria)

3.1 Principales Productos

3.1.1 Vidrio de ventana y puertas 3.1.2 Vidrio de placas 3.1.3 Vidrio óptico 3.1.4 Vidrio fotosensible 3.1.5 Vitroceramica 3.1.6 Fibra de Vidrio 3.2 Tecnología de la Industria del Vidrio 3.2.1 Maquinaria y Tecnología 3.2.2. Mezcladora 3.2.3 Intercambiadores de Calor 3.2.4 Horno 3.2.5 Máquinas 3.2.6 Horno de Recocido

4. Controles de Calidad

4.1 Características Técnicas Principales 4.1.1 Envases de Vidrio4.2 Control de Calidad de Inspección4.3 Proceso de Fabricación

4.4 Características del Producto 4.5 Fases del Proceso de Fabricación Prensado-Soplado 4.5.1 Fases del Proceso de Fabricación Soplado-Soplado 4.5.2 Túnel de Recocido 4.5.3 Tratamiento de la Superficie 4.5.4 El Cierre en Envases de Vidrio 4.5.4 Vidrio Reciclado

5. Tipos de Vidrio

5.1 Por su Composición 5.1.1 El Vidrio Sódico-Cálcico 5.1.2 El Vidrio de Plomo 5.1.3 El Vidrio de Boro Silicato 5.1.4 El Vidrio de Sílice 5.2 Por sus Funciones que cumple 5.2.1 Vidrio de Seguridad 5.2.2 Vidrios Antibalísticos 5.2.3 Vidrio Aislante 5.2.4 Vidrio Dieléctrico 5.2.5 Vidrio Conductor




6. Tecnología del Uso

6.1 Generalidades: 6.2 Conceptos y Criterios para seleccionar Vidrios y Sistemas de Aplicación en

Obras de Arquitectura 6.2.1 Elección del Espesor Adecuado de un Vidrio 6.2.1.1 Conceptos Básicos 6.2.1.2 Definición del Espesor 6.2.1.3 Determinación del Espesor Adecuado 6.2.1.4 Calculo de la Velocidad del Diseño 6.2.1.5 Cálculo de la Presión del Viento 6.2.2 Control Solar 6.2.3 Control del Ruido 6.3 Vidrios de Seguridad en Locación de Riesgos 6.3.1 Área Vidriada en Riesgo: 6.3.1.1 Áreas de Riesgo para Vidrio Vertical: 6.3.1.2 Áreas de Riesgo para Vidrio Inclinado 6.3.2 Clases de Vidrio de Seguridad: 6.3.3 Comportamiento del Vidrio en Caso de Rotura 6.4 Sistemas de Sujeción del Vidrio 6.4.1 Revestimiento de Fachadas con Sistemas Flotantes 6.4.1.1 Fachadas Flotantes con Silicona Estructural 6.4.1.2 Fachadas Flotantes con Sujeción Mecánica 6.4.1.3 Fachadas Flotantes con Cruces, Rótulas y Tensores 6.4.1.3.1 Elementos Constitutivos 6.4.1.4 Puertas y Ventanas con Vidrios Primarios 6.4.1.5 Puertas y Ventanas con Vidrios Procesados 6.5 Dimensiones Máximas Recomendadas para la Aplicación de

Un Vidrio Flotado

7. Bibliografía




CAPITULO I

LAS MATERIAS PRIMAS

Básicamente, el principio de fabricación del vidrio ha permanecido invariable desde sus comienzos, pues las principales materias primas y las temperaturas de fusión no han sido modificadas. Sin embargo, las técnicas se han transformado para conseguir un proceso de producción más acelerado, y los investigadores han elaborado diferentes compuestos para combinarlos con el material bruto y así variar las propiedades físicas y químicas, de manera que sea posible disponer de una amplia gama de vidrios para diversas aplicaciones.

El vidrio se hace en un reactor de fusión, en donde se calienta una mezcla que casi siempre consiste en arena silícea (arcillas) y óxidos metálicos secos pulverizados o granulados.

En el proceso de la fusión (paso de sólido a líquido) se forma un líquido viscoso y la masa se hace transparente y homogénea a temperaturas mayores a 1 000ºC. Al sacarlo del reactor, el vidrio adquiere una rigidez que permite darle forma y manipularlo. Controlando la temperatura de enfriamiento se evita la desvitrificación o cristalización.

Para la producción moderna de una gran variedad de vidrios se emplea una mezcla de materias primas que se introducen en un depósito llamado tolva.




1.1) SÍLICE:

Es el principal componente, de color blanco lechoso, el sílice, la materia prima con que se fabrica el vidrio, se encuentra en varios tipos de roca. Hace 5,000 años, en alguna playa del Medio Oriente, quizá alguien encendió una fogata y luego encontró allí glóbulos transparentes y brillantes, como joyas entre la arena. ¿Cómo dieron origen esas rarezas al vidrio, uno de los materiales más usados en nuestro siglo, lo mismo en los hogares que en las construcciones de edificios? La materia prima con que se fabrica el vidrio es el sílice, el mineral más abundante en la Tierra. De color blanco lechoso, se encuentra en varios tipos de rocas, incluido el granito. Y dado que las playas de todo el mundo se formaron cuando el agua pulverizó las rocas, la arena es la fuente principal de sílice. Los granos de arena semitransparentes ?a diferencia de los negros, rojos o de otro color definido son de sílice. La arena contiene varios minerales, pero el sílice es el principal: por ser duro, insoluble y no descomponerse, subsiste más que los otros constituyentes.

1.2) CARBONATO O SULFATO DE SODIO:

Así la arena se funde a menor temperatura, la fuente de sodio mas empleada. El sulfato de sodio que reemplaza a la sosa se emplea mezclándolo con 6 o 7 % de carbón (evitando el exceso porque entonces en el horno se formaría sulfuro de sodio que teñiría el vidrio color pardo y tendrá que corregirse con un oxidante; y también el exceso de carbón facilita la formación de sulfuro de calcio), y a temperatura elevada es descompuesta por la sílice; se desprende todo el azufre como anhídrido sulfuroso y en esa forma se pierde. También se emplea nitrato de sodio (Nitro de Chile), se emplea como oxidante para destruir la materia orgánica y para pasar el hierro a sal férrica.




1.3) PIEDRA CALIZA:

Para que el cristal no se descomponga en el agua.

1.4) CRISTAL RECICLADO:

Es ecológico porque ahorra el gasto de las otras materias primas.

1.5) COMPONENTES MENORES:

(Yeso, cromita y carbón), brindan estabilidad química a la composición. El carbón además quita oxígeno a la reacción, por lo que se obtiene un vidrio más oscuro, mientras que el yeso produce el efecto contrario. La cromita se coloca cuando se produce vidrio de color verde.

Como resumen se presenta un cuadro que contiene los valores relativos de la materia prima que compone el vidrio en la mayoría de sus expresiones. Materia Prima

Función Participación en la Composición

Arena (Sílice) - SiO2 Formador 70% Ceniza de Soda - NaO Fundidor 15% Carbonato de Calcio – CaO

Estabilizador 10%

Dolomita – MgO Estabilizador

Estabilizador 2%

Feldespato - Al2O3 Estabilizador 2% Sulfato de Sodio Na2SO4

Afinante 0,2%

Hierro Cromo Cobalto Colorante 0,2%

1.6 RECEPCIÓN DE MATERIAS PRIMAS:




En esta etapa se garantiza un control operativo y técnico en las materias primas para verificar su calidad físico - química, para la producción del vidrio.

La operación esencial en esta etapa es la realización de los análisis físicos y químicos realizados a la materia prima, los cuales verifican el cumplimiento de las especificaciones.

Primero se debe cumplir con el requisito de la granulometría, es decir, el tamaño de los granos de cada material, el cual, debe estar entre ½ y ¾ de milímetro.

Para el feldespato y la arena se debe cumplir unos requisitos, tales como tener una composición química estable y determinada.

La arena no debe contener arcillas y su contenido de óxidos de hierro debe ser lo mas bajo posible.

De acuerdo al resultado del análisis, si el producto está conforme con las especificaciones se define su disposición para ser utilizado posteriormente; si la materia prima no cumple con las especificaciones se procede a darles el manejo preestablecido como productos no - conformes.

CAPITULO II

I.- COMPOSICIÓN Y PROPIEDADES

COMPOSICIÓN




-El vidrio es un producto amorío de fusión, difiere ampliamente de composición. Es una mezcla compleja de silicatos; un silicato alcalino y el silicato de una o más bases (calcio o plomo). Esto en lo que se refiere a la mayor parte de los vidrios comerciales; mientras que en vidrios especiales se han reemplazado los álcalis por boratos, fosfatos y aluminatos y el plomo y calcio por otros metales: bario, magnesio, cinc, etc.

-Para aplicaciones técnicas se emplean casi exclusivamente el silicato doble alcalino-cálcico y alcalino-plúmbico; que al solidificarse son transparentes y límpidos: y dentro de estos vidrios el más usado es el cálcico-sódico. La razón de que la mayor parte del vidrio sea de soda y cal, es por el bajo valor de la materia prima.

Vidrio típico:

70% SiO2 Resto: Na2O y Cao.

Propiedades principales:

Transparencia óptico Facilidad de fabricación: baja

temperatura de fusión

Composición de algunos vidrios de silicatos:




2.1 PROPIEDADES FISICAS

2.1.1 COLOR

En cuestiones del color en los vidrios, el color es originado por los elementos que se agregan en el proceso de fusión, llamados colorantes (Tabla F-1).




En la tabla F-1 se muestra los elementos que dan coloración al vidrio.

2.1.2 TEXTURA

La superficie de los vidrios puede variar en cuestiones de brillo, esto depende del proceso de fundido en el que se haya quedado. Un vidrio completamente fundido presenta un brillo, porque el vidrio se nivela y aplana cuando se funde, formando una superficie extremadamente lisa, dicha homogeneidad es una muy buena característica del material pues lo hace más fácil de limpiar.Cuando un vidrio no se funde completamente en el proceso de cocción o en su defecto su viscosidad es todavía alta, la superficie resulta ser rugosa y por lo tanto con tendencia amate; el vidrio mate es a la vez opaco por el defecto en la aspereza de su superficie haciendo que no haya transparencia. El vidrio mate puede hacerse a propósito si se somete al vidrio a un enfriado lento. Los vidrios mate son muy atractivos para usos artesanales, con la única ventaja que son difíciles de limpiar.

2.1.3 PESO

El peso en los vidrios difiere de acuerdo a su composición de los vidrios típicos según su uso.

2.1.4 MALEABILIDAD

Los vidrios presentan maleabilidad cuando se encuentran en su etapa de fundición pues pueden ser moldeados y es la etapa de maleabilidad del vidrio, pues es donde se les da las formas deseadas ya sea por moldes o por cualquier otro método. Los principales métodos empleados para moldear el vidrio son el colado, el soplado, el prensado, el estirado y el laminado.

2.2 PROPIEDADES QUIMICAS




2.2.1 DENSIDAD

Debido a los distintos tipos de vidrios que pueden ser fabricados, las densidades varían de acuerdo a la sustancia con la que sean complementados; normalmente un vidrio puede tener densidades relativas (con respecto al agua) de 2 a 8, lo cual significa que hay vidrios que pueden ser más ligeros que el aluminio y vidrios que puedan ser más pesados que el acero.La densidad en un vidrio aumenta al incrementar la concentración de óxido de calcio y óxido de titanio. En cambio sí se eleva la cantidad de alúmina (Al2O3) o de magnesia (MgO) la densidad

disminuye. (Figura Q1).

Figura Q1. Gráfica de aumentos y disminucionesDe densidad de acuerdo al incremento enPorcentajes de sustancias componentes.

2.2.2VISCOSIDAD

La viscosidad es definida como la propiedad de los fluidos que caracteriza su resistencia a fluir, debida al rozamiento entre sus moléculas; generalmente un material viscoso es aquel que es muy denso y pegajoso. La viscosidad en materia de vidrios es muy importante porque esta determinará la velocidad de fusión. La viscosidad es una propiedad de los líquidos, lo cual parecerá confuso para el estudio del vidrio, pero la realidad es que un vidrio es realmente un líquido sobre enfriado, lo cual significa es un líquido que llega a mayores temperaturas que la de solidificación. La viscosidad va variando dependiendo de los componentes del vidrio (Figura Q2). Para lograr una mayor dureza, la




viscosidad debe ser invariable, que no baje ni suba, así sus moléculas tienen una atracción fija y por lo tanto dureza.

Figura Q2. Variación de la viscosidad (en poises) a 1 000°C con respecto a la composición del vidrio

Otra forma de determinar la viscosidad es midiendo el tiempo que tarda en pasar una cantidad determinada de líquido a través de un tubo de diámetro pequeño a una presión dada. Se puede decir, a medida que aumenta la temperatura, las fuerzas de cohesión están más incapacitadas para competir con el creciente movimiento molecular, y por lo mismo la viscosidad disminuye.

Para tener un material con cierta resistencia es necesario que las moléculas estén unidas con una firmeza relativamente constante, lo que se traduce en tener una viscosidad invariable. Si medimos el tiempo requerido para que esto ocurra, observamos que la temperatura de templado es importante. En la figura Q3(a) la temperatura de templado es menor que en la 28(b), y lo que vemos es que la primera tarda más en llegar a ser una línea horizontal que la segunda, y por lo tanto necesita más tiempo para que su viscosidad sea constante.




Figura Q3. Curva de viscosidad de un vidrio tratado a 477° C (a) y a 486° (b).

2.2.3 CORROSION

El vidrio tiene como característica muy importante la resistencia a la corrosión, en el medio ambiente son muy resistentes y no desisten ante el desgaste, he ahí por lo cual los vidrios son utilizados incluso para los experimentos químicos. Aunque su resistencia a la corrosión es muy buena no quiere decir que sea indestructible ante la corrosión, existen cuatro sustancias que logran esta excepción.

Ácido Hidrofluorídrico Ácido fosfórico de alta concentración Concentraciones alcalinas a altas temperaturas Agua súper calentada

2.3 PROPIEDADES MECANICAS

2.3.1 TORSION

La resistencia a la torsión de un material se define como su capacidad para oponerse a la aplicación de una fuerza que le provoque un giro o doblez en su sección transversal. Los vidrios en su estado sólido tienen no tienen resistencia a la torsión, en cambio en su estado fundido son como una pasta que acepta un grado de torsión que depende de los elementos que el sean adicionados.

2.3.2 COMPRESION

El vidrio tiene una resistencia a la compresión muy alta, su resistencia promedio a la compresión es de 1000 MPa; lo que quiere decir que para romper un cubo de vidrio de 1 cm por lado es necesaria una carga de aproximadamente 10 toneladas. La Figura M1 indica los distintos porcentajes de compresibilidad para los distintos vidrios dependiendo de las temperaturas.




Figura M1. Gráfica de porcentajes de compresibilidadDependiente de temperaturas en los diversos tipos de vidrios.

2.3.3 TENSION

Durante el proceso de fabricación del vidrio comercial, el vidrio va adquiriendo imperfecciones (grietas), no visibles, las cuales cuando se les aplica presión acumulan en esfuerzo de tensión en dichos puntos, aumentando al doble la tensión aplicada. Los vidrios generalmente presentan una resistencia a la tensión entre 3000 y 5500 N/cm2, aunque pueden llegar a sobrepasar los 70000 N/cm2 si el vidrio ha sido especialmente tratado.

2.3.4 FLEXION

La flexión de los vidrios es distinta para cada composición del vidrio. Un vidrio sometido a flexión presenta en una de sus caras esfuerzos de comprensión, y en la otra cara presenta esfuerzos de tensión (Ver Figura M2). La resistencia a la ruptura de flexión es casi de 40 Mpa (N/mm2) para un vidrio pulido y recocido de 120 a 200 Mpa (N/mm2) para un vidrio templado (según el espesor, forma de los bordes y tipos de esfuerzo aplicado). El elevado valor de la resistencia del vidrio templado se debe a que sus caras están situadas fuertemente comprimidas, gracias el tratamiento al que se le somete.

Figura M2. Vidrio sometido a flexión




2.4 PROPIEDADES ÓPTICAS

Las propiedades ópticas se pueden decir de manera concisa, que una parte de la luz es refractada, una parte es absorbida, y otra es transmitida. Cada una de ellas llevara un porcentaje de la totalidad del rayo de luz que hizo contacto con el vidrio. El prisma de color que se crea del otro lado del vidrio va del color rojo al color violeta, de los cuales los extremos dan lugar también a las luces no perceptibles por el ojo humano, infrarrojo y la ultravioleta. Es el color de la luz que sale del vidrio la cual pasa a través de este, y todos los

demás colores del prisma son absorbidos por el vidrio, claro que, son vidrios muy particulares los cuales logran solamente dejar pasar la luz ultravioleta o la infrarroja, pero gracias a la tecnología actual se han logrado las condiciones precisas para lograr esto.

2.5 PROPIEDADES TERMICAS

2.5.1 CALOR ESPECÍFICO

Se define como el calor necesario para elevar una unidad de masa de un elemento un grado de temperatura. En los vidrios el calor específico es de 0,150 cal/g °C aproximadamente.

2.5.2 CONDUCTA TÉRMICA

La conductividad térmica del vidrio es de aproximadamente 0,002 cal/cm seg. °C. Cifra mucho más baja que la conductividad de los metales, no obstante el vidrio tiene una variable que no se aplica a los demás materiales, la radiación causada por el almacenamiento de luz infrarroja y ultravioleta, la cual es muy variable y puede provocar en ocasiones que el vidrio transmita el calor de manera mucho más efectiva que los metales, es por esto que esta característica es raramente tomada a consideración para el diseño.

2.6 PUNTOS CARACTERISTICOS

Existen 4 temperaturas que catalogan los distintos tipos de vidrios:

Temperatura de trabajo: la viscosidad del vidrio es suficientemente baja como para permitir el moldeo por cualquiera de los métodos comunes.

Temperatura de ablandamiento: el vidrio se deforma bajo su propio peso rápidamente y comienza a adherirse a otros objetos.




Temperatura de recocido: las tensiones internas del vidrio son sustancialmente eliminadas por fluencia en 15 minutos.

Temperatura de tensiones: es la temperatura mínima de eliminación práctica de tensiones, para lo cual en este punto se requerirá alrededor de un día. A esta temperatura el vidrio es ya un sólido rígido.

2.7 PROPIEDADES ELECTRICAS

Para las propiedades eléctricas se manejan en lo vidrios dos medidas en especiales las cuales son: La constante dialéctica y la resistividad eléctrica superficial. La resistividad eléctrica superficial, es la resistencia que presenta el vidrio al paso de la corriente eléctrica, la cual es muy alta en este material, 108 veces más alta que en el cobre, lo cual hace al vidrio muy popular en el diseño de partes y máquinas eléctricas. La constante dieléctrica es la capacidad de almacenar energía eléctrica, la opacidad y la constante dieléctrica están relacionadas de manera inversamente proporcional, siendo que mientras más transparente sea el vidrio, mayor será su capacidad para almacenar energía.

2.8 DATOS TECNICOS

Coeficiente de dilatación lineal: 9" 106 m/°C




Conductividad térmica: 0,002 cal/cm s °C

Calor específico: 0,150 cal/g °C

Constante dieléctrica relativa: vidrio pyrex: 4,5.

Punto Fusión: Tº ⇒viscosidad 100P (el vidrio es líquido)

Punto de Trabajo: Tº ⇒viscosidad 104 P (vidrio fácilmente deformable)

Punto de Ablandamiento: Tº ⇒ viscosidad 4x107 P (Tmax manipulación del vidrio sin provocar alteraciones dimensionales)

Punto de recocido: Tº ⇒ viscosidad 1013 P (difusión elimina posibles tensiones residuales)

Punto de deformación: Tº ⇒ viscosidad 3x1014 P (a inferiores T, la fractura ocurre antes que la deformación elást.)

CAPITULO III

VIDRIO (INDUSTRIA)

Sustancia amorfa fabricada sobre todo a partir de sílice (sio2) fundida a altas temperaturas con boratos o fosfatos. También se encuentra en la naturaleza, por ejemplo en la obsidiana, un material volcánico, o en los enigmáticos objetos conocidos como tectitas. El vidrio es una sustancia amorfa porque no es ni un sólido ni un líquido, sino que se halla en un estado vítreo en el que las unidades moleculares, aunque están dispuestas de forma desordenada, tienen suficiente cohesión para presentar rigidez mecánica. El vidrio se enfría hasta solidificarse sin que se produzca cristalización; el calentamiento puede devolverle su forma líquida. Suele ser transparente, pero también puede ser traslúcido u opaco. Su color varía según los ingredientes empleados en su fabricación.

El vidrio fundido es maleable y se le puede dar forma mediante diversas técnicas. En frío, puede ser tallado. a bajas temperaturas es quebradizo y se rompe con fractura concoidea (en forma de concha de mar).

Se fabricó por primera vez antes del 2000 a.c, y desde entonces se ha empleado para fabricar recipientes de uso doméstico así como objetos decorativos y ornamentales, entre ellos joyas. (En este artículo trataremos cualquier vidrio con características comercialmente útiles en cuanto a trasparencia, índice de refracción, color en vidrio ( arte) se trata la historia del arte y la técnica del trabajo del vidrio).

3.1 PRINCIPALES PRODUCTOS

http://www.monografias.com/trabajos34/el-trabajo/el-trabajo.shtml

http://www.monografias.com/Historia/index.shtml

http://www.monografias.com/Arte_y_Cultura/index.shtml

http://www.monografias.com/trabajos6/juti/juti.shtml

http://www.monografias.com/trabajos5/colarq/colarq.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/moviunid/moviunid.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtml

http://www.monografias.com/trabajos36/naturaleza/naturaleza.shtml




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

3.1.1 VIDRIO DE VENTANA Y PUERTAS

El 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 láminas. En el proceso de corona, técnica posterior, se soplaba un trozo de vidrio dándole forma de globo aplastado o corona. La varilla se fijaba al lado plano y se retiraba el tubo de soplado. La corona volvía a calentarse y se hacía girar con la varilla; el agujero dejado por el tubo se hacía más grande y el disco acababa formando una gran lámina circular. La varilla se partía, lo que dejaba una marca. En la actualidad, casi todo el vidrio de ventana se fabrica de forma mecánica estirándolo desde una piscina de vidrio fundido. En el proceso de Foucault, la lámina de vidrio se estira a través de un bloque refractario ranurado 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.




3.1.2 VIDRIO DE PLACAS

El vidrio de ventana normal producido por estiramiento no tiene un espesor uniforme, debido a la naturaleza del proceso de fabricación. Las variaciones de espesor distorsionan la imagen de los objetos vistos a través de una hoja de ese vidrio. El método tradicional de eliminar esos defectos ha sido emplear vidrio laminado bruñido y pulimentado, conocido como vidrio de placa. Éste se produjo por primera vez en Saint Gobain (Francia) en 1668, vertiendo vidrio en una mesa de hierro y aplanándolo con un rodillo. Después del recocido, la lámina se bruñía y pulimentaba por ambos lados. Hoy, el vidrio de placa se fabrica pasando el material vítreo de forma continua entre dobles rodillos situados en el extremo de un crisol que contiene el material fundido. Después de recocer la lámina en bruto, ambas caras son acabadas de forma continua y simultánea. En la actualidad, el bruñido y el pulimentado están siendo sustituidos por el proceso de vidrio flotante, más barato. En este proceso se forman superficies planas en ambas caras haciendo flotar una capa continua de vidrio sobre un baño de estaño fundido. 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 baño de estaño y, al llegar al extremo, el vidrio pasa por un largo horno de recocido.

En arquitectura se emplea vidrio laminado sin pulir, a menudo con superficies figurativas producidas por dibujos grabados en los rodillos. El vidrio de rejilla, que se fabrica introduciendo tela metálica en el vidrio fundido antes de pasar por los rodillos, no se astilla al recibir un golpe. El vidrio de seguridad, como el utilizado en los parabrisas de los automóviles o en las gafas de seguridad, se obtiene tras la colocación de una lámina de plástico transparente (polivinilbutiral) entre dos láminas finas de vidrio de placa. El plástico se adhiere al vidrio y mantiene fijas las esquirlas incluso después de un fuerte impacto.




3.1.3 VIDRIO OPTICO

La mayoría de las lentes que se utilizan en gafas (anteojos), microscopios, telescopios, cámaras y otros instrumentos ópticos se fabrican con vidrio óptico. Éste se diferencia de los demás vidrios por su forma de desviar (refractar) la luz. La fabricación de vidrio óptico 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 fabricación. Pequeñas burbujas de aire o inclusiones de materia no vitrificada pueden provocar distorsiones en la superficie de la lente. Las llamadas cuerdas, estrías causadas por la falta de homogeneidad química del vidrio, también pueden causar distorsiones importantes, y las tensiones en el vidrio debidas a un recocido imperfecto afectan también a las cualidades ópticas. En la antigüedad, el vidrio óptico se fundía en crisoles durante periodos prolongados, removiéndolo constantemente con una varilla refractaria. Después de un largo recocido, se partía en varios fragmentos; los mejores volvían a ser triturados, recalentados y prensados con la forma deseada. En los últimos años se ha adoptado un método para la fabricación continua de vidrio en tanques revestidos de platino, con agitadores en las cámaras cilíndricas de los extremos (llamadas homogeneizadores). Este proceso produce cantidades mayores de vidrio óptico, con menor coste y mayor calidad que el método anterior. Para las lentes sencillas se usa cada vez más el plástico en lugar del vidrio. Aunque no es tan duradero ni resistente al rayado como el vidrio, es fuerte y ligero y puede absorber tintes.

3.1.4 VIDRIO FOTOSENSIBLE

En el vidrio fotosensible, los iones de oro o plata del material responden a la acción de la luz, de forma similar a lo que ocurre en una película fotográfica. Este vidrio se utiliza en procesos de impresión y reproducción, y su tratamiento térmico tras la exposición a la luz produce cambios permanentes. El vidrio fotocromático se oscurece al ser expuesto a la luz tras lo cual recupera su claridad original. Este comportamiento se debe a la acción 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 electrónica.




3.1.5 VITROCERAMICA

En los vidrios que contienen determinados metales se produce una cristalización localizada al ser expuestos a radiación ultravioleta. Si se calientan a temperaturas elevadas, estos vidrios se convierten en vitrocerámica, que tiene una resistencia mecánica y unas propiedades de aislamiento eléctrico superiores a las del vidrio ordinario. Este tipo de cerámica se utiliza en la actualidad en utensilios de cocina, conos frontales de cohetes o ladrillos termo resistentes para recubrir naves espaciales. Otros vidrios que contienen metales o aleaciones pueden magnetizarse, son resistentes y flexibles y resultan muy útiles para transformadores eléctricos de alta eficiencia

3.1.6 FIBRA DE VIDRIO

Es posible producir fibras de vidrio —que pueden tejerse como las fibras textiles— estirando vidrio fundido hasta diámetros inferiores a una centésima de milímetro. Se pueden producir tanto hilos multifilamento largos y continuos como fibras cortas de 25 o 30 centímetros de largo. Una vez tejida para formar telas, la fibra de vidrio resulta ser un excelente material para cortinas y tapicería debido a su estabilidad química, solidez y resistencia al fuego y al agua. Los tejidos de fibra de




vidrio, sola o en combinación con resinas, constituyen un aislamiento eléctrico excelente. Impregnando fibras de vidrio con plásticos se forma un tipo compuesto que combina la solidez y estabilidad química del vidrio con la resistencia al impacto del plástico. Otras fibras de vidrio muy útiles son las empleadas para transmitir señales ópticas en comunicaciones informáticas y telefónicas mediante la nueva tecnología de la fibra óptica, en rápido crecimiento.

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3.2 TECNOLOGÍA DE LA INDUSTRIA DEL VIDRIO

3.2.1 MAQUINARIA Y TECNOLOGÍA Dentro de la maquinaria para la fabricación de distintos productos de vidrio, encontramos principalmente:

Canteadoras y biseladoras.Cortadoras. Máquinas de cortar.Estiradoras de vidrio (horizontales y verticales). Laminadoras de vidrio.Máquinas especiales para la fabricación de ampollas, frascos y jeringas.Máquinas especiales para la fabricación de fibras (continúes, discontinúes, por centrifugación, etc.). Máquinas especiales para soldar vidrio. Mateadoras.Moldeadoras (semiautomáticas y automáticas). Prensas de vidrio hueco (manuales y semiautomáticas). Pulidoras y desbastadoras. Requemadoras. Sopladoras. Taladradoras.




Talladoras Si hablamos específicamente de la producción de botellas de vidrio (como lo observado en la visita a Rayén Curá) encontramos las siguientes máquinas según el proceso

3.2.2. MEZCLADORA: Al igual que la mayoría de las máquinas instaladas en la planta, la mezcladora es de origen alemán: marca TEKA. Tiene una capacidad de 1700 kg.

3.2.3 INTERCAMBIADORES DE CALOR: La empresa cuenta con dos intercambiadores tubulares de 7 m de altura cuya función es precalentar el aire que se será usado en la combustión dentro del horno.

3.2.4 HORNO: El horno con el que cuenta la empresa es de ingeniería desarrollada por el grupo Saint-Gobain. Tiene una capacidad de 450 toneladas de material y utiliza dos tipos de quemadores, según el tipo de combustible con el que es alimentado. Por defecto, éste es GNC, pero en épocas de emergencia energética, cuando hay corte de suministro se utiliza diesel, ya que es un proceso netamente continuo y la producción no se puede detener. Las condiciones de operación del horno son idénticas en ambos casos. Es necesario que dicho horno reciba un mantenimiento 7 años después de su puesta en funcionamiento, mediante el cual se reemplazan los refractarios dañados. Luego de 10 años de uso, el horno se debe cambiar por otro nuevo. Actualmente se proyecta para el año 2013 la construcción y puesta en marcha de un segundo horno con una capacidad aproximada de 250 toneladas, cuyo fin es el aumento de la producción, con un óptimo estimado para el año 2019.

3.2.5 MÁQUINA IS: Una máquina IS es una máquina operadora para la formación de envases de vidrio). Los componentes fundamentales de una máquina IS estándar son los siguientes:

Grupo de secciones individuales: agregado de varias submáquinas iguales (secciones individuales) yuxtapuestas. Cada sección individual es un mecanismo completo para formar un número determinado de envases. Un número típico de envases generados en cada ciclo de una sección individual es 2. Un número típico de secciones individuales en una máquina IS es 12. Un generador de gotas de vidrio fundido (Glass Feeder), que proporciona gotas de vidrio fundido aisladas para el distribuidor de máquina (ver a continuación). Un repartidor secuencial de gotas de vidrio fundido (Gob Distributor) hacia cada una de las secciones individuales. Accionamientos para evacuar los envases fabricados (transportadores, Rueda de Transferencia, Stacker) Accionamientos de seguridad, refrigeración y varios.

Cada sección individual consta de decenas de accionamientos. La sección repite una secuencia periódica de movimientos para la formación iterativa de envases. Por ello las máquinas IS han sido diseñadas desde su origen como máquinas controladas por un eje con movimiento circular




periódico a modo de eje de levas. Cada revolución del eje de levas o tambor, corresponde con un ciclo de cada una de las secciones, lo que equivale a un ciclo de máquina IS completa. Trabajan 24 horas/día, 356 días/año salvo paradas cortas y programadas para cambios de modelo de fabricación. Por esta razón y por las características tan exigentes y peligrosas de su materia prima, estas máquinas requieren sistemas robustos, fiables y configurables en un rango amplio de velocidades. La producción de una máquina IS se obtiene a partir de los datos de velocidad del Feeder y del las Gotas por corte (envases producidos por cada ciclo de una sección). Unos datos típicos de esas variables son v = 150 cortes/min y G=2, que derivan en una producción de 432.000 envases/día. Un horno típico de una planta da servicio a tres máquinas, lo que equivale a unas 1.300.000 envases/día. Una planta típica tiene instalados dos hornos, lo que equivale a una producción de unas 2.600.000 envases/día (rendimiento mediante).

Descripción del sistema de control. El sistema de control de velocidad y fase de una máquina IS (Drive de máquina IS) tiene como objetivo fundamental generar un eje de levas electrónico capaz de cumplir las siguientes funciones:

controlar la velocidad y la fase de todos los accionamientos de la máquina: considerar accionamientos universales. Implica atender a todas las peculiaridades de la mecánica de cada accionamiento, generalizando conceptos donde sea posible. Este planteamiento redunda en la versatilidad del sistema de control (y la simplicidad de configuración, según el caso). permitir configuración completa del sistema. Todos los parámetros que determinan la versatilidad del sistema deben ser accesibles en tiempo de ejecución aumentar prestaciones respecto a los controles electrónicos anteriores.

Rayén Curá cuenta con 3 de ellas, con 6, 8 y 10 líneas de dos moldes cada una. Tiene una velocidad de producción de aproximadamente 10 botellas por molde por minuto. La botella sale

3.2.6 HORNO DE RECOCIDO:




Se utiliza para evitar la calcinada, debida al choque térmico. La temperatura de las botellas desciende desde los 800º C hasta los 60º C. Antes de ingresar al horno de recocido, las botellas se enfrían con aire

CAPITULO IV

CONTROL DE CALIDAD DEL VIDRIO:

En el control de calidad de los vidrios son todos los mecanismos, acciones, herramientas que realizamos para detectar la presencia de errores en la fabricación del vidrio. La función del control de calidad existe primordialmente como una organización de servicio, para conocer las especificaciones establecidas por la ingeniería del vidrio y proporcionar asistencia al departamento de fabricación, para que la producción alcance estas especificaciones. Como tal, la función consiste en la colección y análisis de grandes cantidades de datos que después se presentan a diferentes departamentos para iniciar una acción correctiva adecuada.

Todo vidrio que no cumpla las características mínimas para decir que es correcto, será eliminado, sin poderse corregir los posibles defectos de fabricación que podrían evitar esos costos añadidos y desperdicios de material.

Para controlar la calidad de un producto se realizan inspecciones o pruebas de muestreo para verificar que las características del mismo sean óptimas. El único inconveniente de estas pruebas

http://es.wikipedia.org/wiki/Producto_(objeto)

http://es.wikipedia.org/wiki/Servicio

http://es.wikipedia.org/wiki/Calidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Calidad




es el gasto que conlleva el control de cada vidrio fabricado, ya que se eliminan los defectuosos, sin posibilidad de reutilizarlo.

4.1 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS PRINCIPALES

Densidad: 2500 Kg/m3, es la densidad del vidrio, lo cual le otorga al vidrio plano un peso de 2,5 Kg/m2 por cada milímetro de espesor.

Punto de ablandamiento: 730º C Conductividad térmica: 1.05 W/mK

Coeficiente de dilatación lineal Es el alargamiento experimentado por la unidad de longitud al variar lº C su temperatura. Para el vidrio entre 20 y 220º C de temperatura, dicho coeficiente es: 9 x 10 -6 ºC, Por ejemplo un vidrio de 2000 mm de longitud que incremente su temperatura en 30º C, sufrirá un alargamiento de 2000 ( 9x 10-6 ) 30 = 0.54 mm

Dureza: 6 a 7 en la escala de Mohs .El vidrio templado tiene la misma dureza superficial que el vidrio recocido o crudo.

Modulo de Young: 720.000 Kg/cm2

Resistencia a la intemperie: No presenta cambios Resistencia química: El vidrio resiste el ataque de la mayoría de los agentes químicos,

excepto el ácido hidrofluorídrico y, a alta temperatura, el fosfórico. Resistencia a la tracción: Varía según la duración de la carga y oscila entre 300 y 700

K/cm2

Resistencia a la comprensión: 10.000 Kg/cm2 aproximadamente es el peso necesario para romper un cubo de vidrio de l cm de lado.

4.1.1 ENVASES DE VIDRIO

Los tipos de envases principales que se pueden obtener son: tarros, vasos para bebidas y equipos de vidrio para laboratorios químicos, botellas (de cuello estrecho), frascos.

Las características principales de los envases de vidrio

1. Materias primas abundantes.2. Impermeabilidad y hermeticidad.3. Transparencia.4. Inercia química. Neutralidad con el contenido.5. Moldeabilidad.6. Versatilidad de formas.7. Compatibilidad en microondas.8. Facilidad de recuperación y reciclado.9. Envases preformados.10. Peso y volumen en vacío.




11. Baja conductividad térmica.12. Fragilidad.

4.2 CONTROL DE CÁLIDA DE INSPECCIÓN

Para obtener una mayor calidad en la producción de envases, la industria del vidrio se ha equipado con medios de control automáticos muy sofisticados, que generalmente consisten en máquinas optoelectrónicas que se encargan de realizar controles dimensionales funcionales del artículo, así como de su aspecto, críticos para el cliente. Actualmente en la línea de producción moderna se dispone, de serie:

· Una máquina de control de anillos (diámetro interno del cuello.)· Un simulador de tensión para eliminar todas las botellas anormalmente frágiles.· Una máquina de control que evalúa los defectos de espesor, de ovalización o cualquier microfisura de la superficie, críticos para la resistencia mecánica.· Una máquina de control del aspecto para eliminar suciedad, partículas de vidrio y defectos de pasta, como granos, burbujas, etc.· Finalmente los sistemas de lectura de los números del molde a partir de un código de identificación colocado en el artículo, con el fin de asociar cada defecto al molde correspondiente.

Estas máquinas de control van asociadas a un ordenador, donde se almacena y se trata toda la información referente a la selección de los recipientes, con objeto de informar en tiempo real al operario y guiar sus acciones para obtener una mayor calidad.

4.3 PROCESO DE FABRICACIÓN

Actualmente los principales procesos de fabricación de envases de vidrio son: el soplado-soplado (botellas de boca estrecha) y el prensado-soplado (recipientes de boca ancha.) Las máquinas suelen ser de tipo IS (máquinas de sección independiente o individual) y son alimentadas por hornos de fusión y pueden llegar a producir hasta 300 recipientes por minuto y manipular más de 100 toneladas de vidrio por día.




Fig.1: Máquina de sección independiente de 12 secciones.

4.4 CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO

Según definición ASTM (American Standard Testing Materials), el vidrio es un producto inorgánico de fusión, enfriado hasta llegar a la condición de rigidez sin cristalización.

El vidrio carece de punto de fusión determinado, al contrario de lo que ocurre con la mayor parte de los cuerpos. Desde su estado líquida elevada temperatura se vuelve cada vez más pastoso a medida que se enfría y el estado sólido lo adquiere entre límites de temperatura de varios cientos de grados.

La viscosidad del vidrio fundido permite elaborar objetos soplados, pero también causa dificultades en la fabricación, al oponerse al desprendimiento de las burbujas gaseosas retenidas en la masa fundida. Se necesitan temperaturas próximas a 1400ºC para lograr una buena fluidificación.A continuación se enumeran las fases de los dos procesos más importantes de fabricación de envases de vidrio:

4.5 FASES DEL PROCESO DE FABRICACIÓN PRENSADO-SOPLADO

Alimentación de la cavidad del molde.Prensado.La pieza obtenida parcialmente (llamada Parison) es transferida al molde de soplado sostenida por un collar.Soplado de su forma final.Túnel de recocido.Tratamiento de la superficie.Control de calidad e inspección.




Sobre-embalaje de los artículos.

Fig.2: Fases del proceso de fabricación prensado-soplado

4.5.1 FASES DEL PROCESO DE FABRICACIÓN SOPLADO-SOPLADO

La porción de vidrio se deposita en la cavidad del molde invertido.2. Prensado con émbolo.Primer paso de soplado.La pieza parcialmente formada llamada Parison se reorienta y se transfiere al segundo molde de soplado más grande. Soplado de su forma final. Túnel de recocido.

Tratamiento de la superficie.Control de calidad e inspección.

Sobre-embalaje de los artículos.




Fig.3: Fases del proceso de fabricación soplado-soplado

4.5.2 TÚNEL DE RECOCIDO

Cuando los recipientes salen de la máquina sopladora final, todavía mantienen una temperatura de unos 650ºC y, para evitar la formación de tensiones internas debido al enfriamiento rápido, los recipientes son llevados hacía un túnel o lehr, con temperatura controlada, a través del cual pasan lentamente siendo recalentados y posteriormente enfriados de una forma predeterminada.

4.5.3 TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE

La tendencia hacia la producción de envases de vidrio más ligeros determina una mayor aplicación de tratamientos sobre la superficie del vidrio para mantener su resistencia, permitiendo así un flujo suave en las líneas de envasado y mejorando su resistencia a la abrasión.

La primera etapa del tratamiento de la superficie, es la del tratamiento "en caliente" aplicada sobre el transportador que conduce los recipientes desde la máquina formadora hasta el túnel de recocido; generalmente consiste en una pulverización de las botellas o tarros calientes con vapor de titanio orgánico o compuestos inorgánicos de estaño, aplicando así una capa delgada del metal sobre la superficie del vidrio, este tratamiento se considera que duplica la resistencia del vidrio.

La segunda etapa o tratamiento "en frío", se aplica a los recipientes recocidos y enfriados a la salida del túnel o lehr, y consiste en aplicar un compuesto orgánico tal como ácido oleico, para aumentar la lubricidad de los recipientes y permitir moverse mejor en las líneas de llenado de alta velocidad.

Si la aplicación de estos materiales para dar tratamiento al vidrio se aplica en niveles excesivos, establece contacto con el anillo del cuello, tienen efectos perjudiciales sobre la eficacia del cierre, la retirada de tapas a torsión y tienden a oxidar las aletas de las tapas. Es recomendable que el fabricante de recipientes mantenga un estrecho contacto con los envasadores de alimentos y los fabricantes de tapas.




4.5.4 EL CIERRE EN ENVASES DE VIDRIO

El cierre es un elemento fundamental para garantizar la estanqueidad del recipiente en su totalidad. Las bocas y secciones de bocas de las botellas y tarros, están adaptadas a los distintos tapones utilizados y están normalizadas, según se trate del tipo de tapón incorporado.

Los tipos de cierres para el sellado de recipientes de vidrio pueden dividirse en tres grupos principales según sumisión:· Sellados normales (para presión atmosférica): son cierres para dar un buen sellado cuando las presiones externas e internas son aproximadamente iguales. Son capaces de aguantar pequeños cambios de presión, tales como los causados por cambios en la temperatura ambiental.· Sellados de presión: son aquellos que soportan altas presiones internas, tales como las que ocurren en bebidas carbónicas.· Sellados de vacío: son los que deben dar un cerrado hermético donde las presiones internas del recipiente son inferiores a las exteriores. La forma de aplicación de los cierres según su forma de aplicación puede ser de:

·Rosca ·Presión·Corona

Los materiales más utilizados son muy diversos, el corcho es el más utilizado para el vino, y puede ser de corcho natural, corcho aglomerado o mezcla de los dos.

Los cierres metálicos se utilizan en diversas formas, como:· Tapones corona: cápsulas de hojalata o hierro cromado barnizado y decorado, con faldón ondulado provisto de una junta interna que encaja sobre la boca de la botella.· Cápsulas de aluminio desgarrables con lengüeta y unión solidaria o no.· Cápsulas de presión o tapones de tornillo, suelen ser de aluminio, y poseen una junta interna y una falda más o menos elevada pre enroscada o no. En este último caso el tapón se encaja aros caen la boca de la botella.En cuanto a los cierres de plásticos existen básicamente dos tipos, fabricados ambos a base de resinas modificadas de polipropileno. El tipo de cierre más simple no contiene compuesto sellante, pero la presencia de aletas flexibles o anillos moldeados permite el cierrehermético. La segunda generación de cierres que mejoran la hermeticidad de los primeros, son los fabricados con compuestos de recubrimiento basados en PVC. En cierres de tipo cápsulas se utilizan poliamidas complejas, formadas por dos láminas de aluminio que cubren una lámina de polietileno.

4.5.5 VIDRIO RECICLADO

Una vez que el envase ha sido utilizado y depositado para su reciclaje comienza un proceso que lo convertirá en botella nueva: el vidrio se separa de cuerpos extraños, se tritura y limpia. El producto de esta operación es llevado a las fábricas de vidrio donde se utiliza como materia prima




para la nueva elaboración del vidrio. Este producto resultante de las plantas de tratamiento se denomina "calcín” en la industria vidriera, donde se volverá a utilizar igual que si se tratase de materia prima nueva.El calcín se mezcla con arena, sosa, caliza y otros componentes y se funde a 1.500 grados centígrados. Después, el vidrio es homogeneizado hasta obtener una masa en estado líquido, de la que se extrae la llamada la gota de vidrio. Esta gota se lleva al molde, que dará forma al nuevo envase. Estos envases tienen las mismas características que los originales.Con la toma de conciencia de los problemas ecológicos y el gasto de materias primas y energía, la utilización del vidrio recuperado denominado vidrio reciclado, en los hornos es una alternativa a tener en cuenta hasta el punto que algunos hornos de vidrio están utilizando una tasa de vidrio reciclado del 70 al 80%.







CAPITULO V

TIPOS DE VIDRIO COMERCIAL

5.1 POR SU COMPOSICIÓN

Composición de los vidrios comerciales (los números indican el porcentaje)

Elementos Sódico—cálcico

Plomo Borosilicato Sílice

Sílice 70-75 53-68 73-82 96

Sodio 12-18 5-10 3-10

Potasio 0-1 1-10 0.4-1

Calcio 5-14 0-6 0-1

Plomo 15-40 0-10

Boro 5-20 3-4

Aluminio 0.5-3 0-2 2-3

Magnesio 0-4




Para hablar detalladamente de cada uno de ellos sigamos el mismo orden de la tabla.

5.1.1 EL VIDRIO SÓDICO-CÁLCICO

Está formado por sílice, sodio y calcio principalmente. La sílice es parte de la materia prima básica, el sodio le da cierta facilidad de fusión y el calcio la provee de estabilidad química. Sin el calcio el vidrio sería soluble hasta en agua y prácticamente no serviría para nada. ¿Te imaginas un vaso que se deshiciera con el agua?

Este tipo de vidrio es el que se funde con mayor facilidad y el más barato. Por eso la mayor parte del vidrio incoloro y transparente tiene esta composición. Las ventanas de los edificios, desde la más grande hasta la más pequeña están hechas con este vidrio. Lo único que cambia de una diminuta ventana a un ventanal de enormes dimensiones es el espesor. Está tan estudiado el grosor en relación con el tamaño, que hay una clasificación y una reglamentación para el tipo de vidrio que se debe usar en cada construcción. En la figura 19 se ilustra el espesor necesario del vidrio, según el tamaño de la ventana. Por ejemplo, un ventanal de 200 cm de altura tiene que tener entre 75 y 100 mm de espesor.

Espesores de vidrios de ventanas.

La resistencia química del vidrio sódico-cálcico se ha mejorado en años recientes al aumentar la proporción del sílice, porque ésta es poco reactiva. También se aumenta la fortaleza a lo que se conoce como choque térmico. ¿Sabes lo que es el choque térmico? Quizá alguna vez hayas visto cómo se rompe un refractario (no de los especiales) que, después de sacarlo del horno y estando aún caliente, se pone debajo del agua fría. Esto




es lo que se conoce como un choque térmico. La explicación de por qué se produce es muy sencilla. Imaginémonos que las moléculas están formadas por pelotas unidas con resortes que se estiran y contraen (las pelotas son los átomos y los resortes los enlaces). Al aumentar la temperatura, lo que estamos haciendo es aumentar la energía térmica que se traduce en que los resortes de las moléculas se contraigan y se estiren más y a mayor velocidad. Al hacerlo necesitan un lugar más amplio, como se puede ver en la figura 20(a), y el material se expande. Si ahora lo ponemos en agua fría, la energía térmica disminuye y los resortes vuelven a tener su movimiento original, por lo que ya no necesitan más espacio para moverse. Si el vidrio se enfría poco a poco, paulatinamente llega a sus dimensiones originales y no se produce ningún rompimiento. Cuando el material regresa rápidamente al tamaño inicial se rompe. Se llama choque térmico porque se están enfrentando dos temperaturas diferentes, lo cual provoca que el material se destruya.

Vibraciones en la molécula de SiO2.

Los átomos también se mueven de arriba hacia abajo, como se muestra en la figura 20(b), y en este caso los resortes casi no se estiran ni contraen. Cuando se aumenta la temperatura este movimiento se hace más pronunciado, pero como los resortes se estiran menos, no se necesita un espacio mucho mayor y el material no se expande tanto. Así, aun cuando rápidamente regrese a su tamaño inicial al enfriarse, no se produce ninguna rotura porque no hay gran diferencia entre la dimensión original y la expandida.




A estos movimientos entre los átomos se les conoce como vibraciones, y en general se producen los dos tipos en la mayoría de los materiales. Cuando las vibraciones son de arriba hacia abajo, como las de la figura 20(b), la expansión será más reducida que cuando son de la otra forma y el material tendrá más resistencia al choque térmico. Esta característica es medible y se conoce como coeficiente de dilatación calorífico. Ahora ya podemos dar una explicación al hecho de que el vidrio con mayor proporción de sílice sea más resistente al choque térmico. La sílice tiende a mantener sus dimensiones cuando se calienta. Está formada por un átomo de oxígeno entre dos átomos de silicio, y la mayor parte de sus vibraciones son como las de la figura 20(b), moviendo al átomo de oxígeno de lado a lado. La distancia entre las moléculas de sílice es suficiente para acomodar este movimiento y por esta razón la distancia entre los átomos de silicio crece muy poco cuando se aumenta la temperatura, la expansión es pequeña y, por lo tanto, la resistencia al choque térmico es grande. Cuando se añaden otros elementos, como en la figura 20(c), se rompe el puente Si-O-Si, y entonces pueden predominar vibraciones como la de la figura 20(a). Si esto pasa, el material tiene que expandirse para poder moverse longitudinalmente, aumentando con esto la probabilidad de un choque térmico. Sin importar cuál sea la composición del vidrio de que se trate, su resistencia al choque térmico siempre será mayor mientras más cantidad de sílice tenga.

5.1.2 EL VIDRIO DE PLOMO

El siguiente tipo de vidrio que aparece en la tabla es el de plomo, en el cual se sustituye el óxido de calcio por óxido de plomo. Es igual de transparente que el vidrio sódico-cálcico, pero mucho más denso, con lo cual tiene mayor poder de refracción y de dispersión. Se puede trabajar mejor que aquél porque funde a temperaturas más bajas. Su coeficiente de dilatación calorífica es muy elevado, lo cual quiere decir que se expande mucho cuando se aumenta la temperatura y por lo tanto no tiene gran resistencia al choque térmico. Posee excelentes propiedades aislantes, que se aprovechan cuando se emplea en la construcción de los radares y en el radio. Absorbe considerablemente los rayos ultravioletas y los rayos X, y por eso se utiliza en forma de láminas para ventanas o escudos protectores.

Es un vidrio blando a baja temperatura que permanece con cierta plasticidad en un rango de temperatura, lo cual permite trabajarlo y grabarlo con facilidad. Las piezas del material conocido como cristal cortado están hechas con este vidrio. Asimismo, se utiliza en la elaboración de vidrios ópticos, para lo cual se añade óxido de lantano y tono. Estos vidrios dispersan la luz de todos los colores. Son excelentes lentes para cámaras fotográficas porque con una corrección mínima dan luz de todos los colores y la enfocan de manera uniforme en el plano de la película. Si no fuera así, unos colores serían más intensos que otros en una fotografía, y no se lograrían imágenes tan reales.

Si nos fijamos en la tabla II.1, vemos que el vidrio de plomo también tiene una proporción de potasio. El potasio hace que el material sea más quebradizo, pero el plomo resuelve el problema. Este tipo de vidrio, con estas propiedades tan peculiares,




fue inventado cuando se trataba de resolver el problema de la fragilidad del vidrio con potasio. Como te podrás imaginar, es más caro que el anterior.

5.1.3 EL VIDRIO DE BOROSILICATO

Nació en 1912. Después de la sílice, su principal componente es el óxido de boro. Es prácticamente inerte, más difícil de fundir y de trabajar. Los átomos de boro se incorporan a la estructura como Si-O-B, y su forma de vibrar es como la que se presenta en la figura 20 (b). Tiene alta resistencia a cambios bruscos de temperatura, pero no tan alta como la del vidrio de sílice puro, pues aun cuando presenta el mismo tipo de vibración, la longitud de los enlaces varía más cuando está presente el boro y el material tiene un coeficiente de dilatación mayor. El valor de este coeficiente es 0.000005 centímetros por grado centígrado. Esto quiere decir que por cada grado centígrado que aumenta la temperatura, el vidrio se agranda 0.000005 centímetros. Muy poco, ¿verdad? Por eso se utiliza en la elaboración de utensilios de cocina para el horno y de material de laboratorio, pues es muy resistente al calor y a los cambios bruscos de temperatura. Estos objetos no se hacen de vidrio de sílice puro porque su manufactura es complicada, ya que tienen que alcanzar temperaturas de 1650ºC para hacerlo.

5.1.4 EL VIDRIO DE SÍLICE

Formado con 96% de sílice es el más duro y el más dificil de trabajar, pues es necesario emplear una costosa técnica al vacío para obtener un producto para usos especiales, que transmite energía radiante del ultravioleta y del infrarrojo con la menor pérdida de energía. También existe otra novedosa técnica en cuya primera etapa se utiliza vidrio de borosilicato que se funde y se forma, pero con dimensiones mayores a las que se desea que tenga el producto final. Este artículo se somete después a un tratamiento térmico, con lo cual se transforma en dos fases vítreas entremezcladas, es decir, en dos tipos de vidrios diferentes entremetidos uno en el otro. Uno de ellos es rico en álcali y óxido de boro, además de ser soluble en ácidos fuertes (clorhídrico y fluorhídrico) calientes. El otro contiene 96% de sílice, 3% de óxido de boro y no es soluble. Esta última es la composición final del vidrio de sílice.

En la segunda etapa de fabricación el artículo se sumerge en un ácido caliente, para diluir y quitar la fase soluble. El vidrio que tiene grandes cantidades de sílice, y que no se disuelve, forma una estructura con pequeños agujeros, llamados poros. Posteriormente se lava el vidrio para eliminar el ácido bórico y las sales que se forman, concluyendo con un secado.

En la tercera y última etapa el artículo se calienta a 1 200º C, y se observa una contracción de aproximadamente 14%. Esto quiere decir que su tamaño disminuye en ese porcentaje. Los poros desaparecen. Su estructura se consolida sin que se produzca




ninguna deformación. Los gases contenidos en el interior son desorbidos y el vidrio adquiere una apariencia perfectamente transparente y hermética.

Los vidrios que contienen 96% de sílice tienen una estabilidad tan grande y una temperatura de reblandecimiento tan elevada (1 500ºC) que soportan temperaturas hasta de 900ºC durante largo tiempo. A temperaturas más altas que éstas puede producirse una desvitrificación y la superficie se ve turbia. Por todas estas propiedades se utilizan en la fabricación de material de laboratorio, que requiere una resistencia excepcional al calor, como sucede con los crisoles, los tubos de protección para termopares, los revestimientos de hornos, las lámparas germicidas y los filtros ultravioletas (figura 21).

Representación esquemática de un monocromador de un espectrofotómetro infrarrojo.

La sílice es un material elástico casi perfecto. Cuando se deforma debido a una fuerza externa, rápidamente regresa a su forma original. No pierde su estructura química ni siquiera con el calor, razón por la cual este tipo de vidrio es el más cotizado.

5.2 POR SUS FUNCIONES QUE CUMPLE

5.2.1 VIDRIO DE SEGURIDAD:

Para elaborar un vidrio de seguridad es necesario elegir placas que no tengan distorsiones,

pegarlas, cortarlas y agujerarlas hasta que tengan la forma deseada.

Para elaborar el vidrio de seguridad simple, conocido con el nombre de Security, estas placas se

tienen que meter al horno para calentarlas a cierta temperatura y después enfriarlas con aire,

proceso que se conoce como templado. Esto provoca una serie de tensiones, ya que la superficie

queda sometida a fuerzas de compresión, mientras que en el centro existen fuerzas de tensión. En




el interior del vidrio, donde las fuerzas de tensión se incrementan por el templado, la fuerza del

material es casi ilimitada porque está prácticamente libre de imperfecciones. Esto se debe a que

los enlaces entre los átomos tienen la misma fuerza y por lo tanto disminuyen hasta un mínimo las

tensiones internas. Ningún átomo jala más que el otro, y esto le da una fortaleza adicional.

También se suele poner una placa de plástico transparente entre dos láminas de vidrio, lo cual,

además de hacerlo más resistente, lo hace más seguro, porque al romperse se fraccionará en

numerosos trozos pequeños, sin producir astillas, evitando con esto que queden pedazos de vidrio

cortantes.

5.2.2 VIDRIOS ANTIBALÍSTICOS:

Estos virios ofrecen seguridad contra asaltos o ataques terroristas. Antes de la aparición de las

armas de fuego, el blindaje habitual de los combatientes eran el casco, la armadura y el escudo,

pero se volvieron inútiles ante las balas. Fue entonces que apareció un blindaje más complicado

que tenía al vidrio como la base de su protección. Quizá te resulte difícil imaginar que en verdad

existe un vidrio tan resistente que soporte el impacto de las balas, pero sí existe. Se conoce con el

nombre de vidrio de seguridad combinado, y está formado por dos o más placas entre las que se

colocan láminas de plástico, que actúan como planchas de unión. Todas las capas prensadas se

pasan a un autoclave, sometiéndolas a altas presiones y temperaturas. Así se forma una unidad de

elevada resistencia que no pierde su transparencia, y que en efecto es a prueba de balas. En

general son vidrios muy gruesos. Cada capa intermedia tiene alrededor de 0.40 mm de espesor, y

puede tener muchas. A veces se le pone una trama de alambre, que además de darle fortaleza

adicional le da un efecto decorativo muy fino, que resulta útil e interesante en el acristalado de

puertas.

En 1914 apareció el primer vidrio blindado para algunos automóviles. Estaba fabricado con




planchas de acero y vidrios, que formaban dos capas con una red de acero en el centro. En 1920 se

fabricaron con materiales cada vez más resistentes y con diseños y espesores adecuados, y

empezaron a usarse también en los bancos. Las condiciones que deben reunir los vidrios blindados

son: estabilidad y duración, resistencia mecánica y química a la acción del calor y de las

radiaciones, facilidad de aplicación y eficacia de protección para un peso y un volumen aceptable.

Este tipo de vidrio debe reunir muchas características, pues aunque su principal función es

proteger, también es deseable que sea estético, que nos permita ver hacia afuera igual que un

vidrio común, que no se deshaga después de estar tres años al Sol y que sea lo suficientemente

ligero para ponerlo en una puerta.

5.2.3VIDRIO AISLANTE:

Los acristalados aislantes se fabrican montando dos o más placas separadas entre sí, de forma que

los espacios intermedios permanezcan herméticamente cerrados y deshumidificados para que

conduzcan lo menos posible el calor. En los bordes del vidrio se colocan nervios distanciadores

soldados con estaño, como se muestra en la figura 24. De esta forma tenemos dos placas de vidrio

que no se tocan, separadas por aire que no puede transmitir el calor con facilidad, y así se evita

que se escape la energía. Al mismo tiempo, una ventana de este tipo amortigua

considerablemente los ruidos, lo cual siempre es una ventaja adicional.

También podemos obtener vidrio que sea un aislante eléctrico, sobre todo si lo fabricamos con

vidrio sódico-cálcico. Son necesarios para fabricar focos, tubos de radio, aislantes de líneas

telefónicas y de transmisión de energía. Para que te des una idea de lo especial de este vidrio,




piensa en que cuando enciendes un foco lo que quieres es que la corriente eléctrica se dirija hacia

el filamento y no se conduzca por el vidrio hacia afuera. Para equipo más especializado, como los

tubos de alto voltaje para rayos X o aceleradores Van de Graaff de corriente continua (figura 25),

el vidrio tiene que ser más resistente y entonces se utiliza el que se elabora con 96% de sílice. El

acelerador Van de Graaff de corriente continua se utiliza para mover con gran velocidad partículas

como los protones. Para hacerlo necesita generar una gran diferencia de potencial, por lo cual

precisa una alta eficiencia y un control de la energía. Un vidrio aislante ayuda a conseguir esta

eficacia

5.2.4VIDRIO DIELECTRICO:

A los materiales que pueden polarizarse en presencia de un campo eléctrico se les conoce como

dieléctricos. Polarizar quiere decir que las moléculas o los átomos se convierten en dipolos,

acomodando todas sus cargas negativas hacia un lado y las positivas hacia otro. Los dipolos




eléctricos se acomodan en la misma dirección que el campo eléctrico local que los produce. Son

importantes porque una vez formados son capaces de conducir la electricidad, pero antes no. Un

vidrio dieléctrico se obtiene a partir de arcillas ricas en plomo y se utiliza para fabricar cintas para

los condensadores electrónicos. Estos materiales necesitan una gran resistencia, por lo que se

suele utilizar también vidrio de 96% de sílice y cuarzo fundido.

5.2.5VIDRIO CONDUCTOR:

Para que un vidrio tenga una conductividad eléctrica apreciable, en su elaboración se tiene que

elevar la temperatura a 500ºC, o recubrirlo con una película conductora de metales, óxidos

alcalinos o aleaciones, en cuyo caso el que conduce es el metal que se le pone y no tanto el vidrio.

Vidrio protector contra el sol.

Este vidrio refleja la luz del Sol. La capa de recubrimiento que lleva incorporada, además de

reflejar puede presentar diversas tonalidades de color, como plateado, bronce, verde o gris. Se

coloca en el espacio intermedio y en la capa interior de la placa externa. De esta forma se hace el

vidrio polarizado y el de tipo espejo. Los espejos que se instalan en las ventanas de los edificios

modernos son precisamente para proteger contra el Sol.




ESPESORES Y TOLERANCIAS PARA EL VIDRIO

TABLA N° 4.0.0

Espesor(mm)

Tolerancia(mm)

2,0 1,80 a 2,13

3,0 2,92 a 3,40

4,0 3,78 a 4,19

5,0 4,57 a 5,05

6,0 5,56 a 6,20

8,0 7,42 a 8,43

10,0 9,02 a 10,31

12,0 11,91 a 13,49

15,0 14,95 a 15,45

16,0 15,50 a 16,66

19,0 18,26 a 19,84

22,0 21,44 a 23,01

25,0 24,61 a 26,19

32,0 28,58 a 34,93




CAPITULO VI

6.1 GENERALIDADES:

Los requerimientos generales para la elección de vidrios y sistemas de acristalamiento adecuados para una u otra aplicación, son abordados según su funcionalidad y aporte a la habitabilidad de un espacio.

6.2 CONCEPTOS Y CRITERIOS PARA SELECCIONAR VIDRIOS Y SISTEMAS DE APLICACIÓN EN OBRAS DE ARQUITECTURA

La elección correcta de un vidrio para una aplicación concreta, debe considerar una serie de características diferentes, teniendo en cuenta por lo menos los siguientes aspectos:

1. Determinar cuales son los valores de transmisión de luz visible y factor solar que satisfagan las premisas de su proyecto.

2. Adoptar una decisión estética seleccionando las alternativas de color o aspecto deseado, vidrio reflejante o vidrio no reflejante.




3. Determinar los valores de transmitancia térmica K que satisfagan las necesidades del proyecto pudiendo variar en función de un solo vidrio o de un componente de doble vidriado hermético (vidrio aislante térmico)

4. Seleccionado el tipo de vidrio, determine el espesor adecuado, verificando que su resistencia satisfaga la presión de diseño de viento.

5. Si el vidrio estará ubicado en un área de riesgo, adoptar el proceso más adecuado para satisfacer las normas de seguridad: templado, laminado u otras opciones como dividir el paño.

6. Verificar que el acristalamiento elegido tenga un nivel de aislamiento acústico compatible con la función del edificio.

7. Efectuar otras verificaciones específicas con respecto a su proyecto, como cristales especiales anti fuego, antibalas, perfiles de vidrio, etc.

6.2.1 ELECCIÓN DEL ESPESOR ADECUADO DE UN VIDRIO

6.2.1.1CONCEPTOS BÁSICOS:La presión de viento es la principal solicitación a la que está sometido un vidrio en una ventana o una fachada. La resistencia del vidrio depende de su espesor, tamaño y de su forma de sujeción en la abertura. Es responsabilidad del diseñador establecer la presión de viento y otras solicitaciones a las que será sometido un vidrio. Conocida la presión de viento, las dimensiones y superficie del paño, y su modo de sujeción en el vano, puede obtenerse gráficamente el espesor de un vidrio, utilizando el

Ábaco N° 1 (Norma IRAM 12565 “Determinación del espesor adecuado delvidrio en aberturas”).




6.2.1.2 DEFINICIÓN DEL ESPESOR:

El diseñador, deberá considerar otros aspectos que puedan influir en la selección del espesor adecuado de un vidrio.(Aspecto que debe tener en cuenta es el grado de aislamiento acústico que brinda cada espesor de vidrio, pudiendo ser necesario emplear uno mayor para satisfacer simultáneamente la resistencia a la presión del viento y el nivel de control acústico.)

6.2.1.3 DETERMINACIÓN DEL ESPESOR ADECUADO:

Mediante el Ábaco N° 1, cualquiera sea el método empleado para determinar la presión del viento, puede obtenerse el espesor mínimo recomendado de un paño de vidrio flotado, sujeto a ráfagas de viento de 3 segundos de duración. El gráfico puede ser utilizado solamente para paños rectangulares inclinados no más de 15° respecto del plano vertical. El coeficiente de forma o relación entre los lados del paño no debe ser mayor que 3 a 1. Cuando dicha relación sea mayor, se deberá calcular el espesor como si se tratara de un vidriado soportado solamente en dos lados paralelos.Utilización del ábaco: Cada banda diagonal gris, corresponde a un espesor de vidrio flotado. Cuando el paño es cuadrado, con una relación entre la dimensión de sus lados de 1:1 (límite inferior de la banda) y 3:1 (límite superior de la banda). Si el punto de intersección entre la línea horizontal correspondiente al área del paño y la vertical correspondiente a la presión de viento estuviese fuera de las bandas grises, deberá adoptarse el espesor inmediato superior mediante el esquema A. En caso en que la relación calculada entre lados esté cerca de la línea negra gruesa, (por ejemplo para un paño cuadrado), el valor interpolado que debe aplicarse para el espesor es el de la banda siguiente. Si el valor calculado para la relación entre lados está alejado de la línea negra gruesa, entonces el espesor de vidrio correspondiente a dicha banda puede ser utilizado.




Vidrio flotado de color: Cuando es utilizado en fachada es aconsejable unificar su espesor, pues cuando varía el mismo, también varían sus propiedades de transmisión de luz visible y calor solar radiante. De lo contrario se corre el riesgo de producir variaciones en el tono de la fachada, tanto vista desde el exterior como desde el interior.

6.2.1.4 CALCULO DE LA VELOCIDAD DEL DISEÑO:

La velocidad de diseño (viento) hasta 10 m de altura, será la velocidad máxima adecuada a la zona de ubicación de la edificación, pero no deberá ser menor a 75 Km/h.Dicho valor deberá ser corregido aplicando el factor de corrección σ ,Indicado en la Tabla, que toma en cuenta la altura del edificio y las características topográficas y/o de edificación del entorno mediante la siguiente fórmula:

Vh = V. σSiendoVh, la velocidad corregida del viento en Km/h,V, la velocidad instantánea máxima del viento en Km/h, registrada a 10 m de altura sobre el terrenoσ , el coeficiente de corrección de la Tabla

Altura Sin Obstrucción

Obstrucción Baja

Zona Edificada

(m) (Categoría A) (Categoría B) (Categoría C)

5 0,91 0,86 0,80

10 1,00 0,90 0,80

20 1,06 0,97 0,88

40 1,14 1,03 0,96

80 1,21 1,14 1,06

150 1,28 1,22 1,15

Categoría A: Edificios frente al mar, zonas rurales o espacios abiertos sin obstáculos topográficosCategoría B: Edificios en zonas suburbanas con edificación de baja altura, promedio, hasta 10 m.Categoría C: Zonas urbanas con edificios de altura.




6.2.1.5 CÁLCULO DE LA PRESIÓN DEL VIENTO:

La carga exterior (presión o succión) ejercida por el viento, se supondrá estática y perpendicular a la superficie sobre la cual actúa.

Se obtiene mediante la fórmula

Ph = 0,005 C Vh

Siendo:Ph, la presión o succión del viento a una altura h en Kg/m2C, el factor de forma a dimensional indicado en la siguiente tablaVh, la velocidad de diseño a una altura h definida en el punto anterior

CONSTRUCCION Barlovento Sotavento

Superficies verticales de edificios

+0,8 -0,6

Anuncios, muros aislados, elementoscon una dimensión corta en el sentidodel viento

+1,5

Tanques de agua, chimeneas y otros desección circular o elíptica

+0,7

Tanques de agua, chimeneas y otros desección cuadrada o rectangular

+2,0

Arcos y cubiertas cilíndricas con unángulo de inclinación que no exceda los45°

+0,8 -0,5

Superficies inclinadas a 15° o menos

+0,3-0,7

-0,6

Superficies inclinadas entre 15° y 60°

+0,7-0,3

-0,6




Superficies inclinadas entre 60° y lavertical

+0,8 -0,6

El signo positivo (+) indica presiónEl signo negativo (-) indica succión

6.2.2 CONTROL SOLAR

Verificar que el coeficiente “K” del vidrio a emplearse sea el requerido por el proyecto.

6.2.3 EL CONTROL DEL RUIDO

Con la ayuda de la Tabla Nº 5.2.3 determinar el nivel de confort acústico adecuados para el proyecto, para especificar un vidrio que brinde el aislamiento acústico necesaria. Se debe tener en cuenta de que siempre una de las hojas de la unidad deberá ser 30% menor en masa que la otra. Para lograr reducciones drásticas de ruido, se deberán considerar cámaras de aire deshidratadas mayores a los 100 mm de espesor.En obras de reemplazo de vidrios y/o renovación de aberturas, con exigencias de aislamiento contra el ruido, deberá tenerse en cuenta que para que el usuario perciba una mejora respecto de la situación anterior, el incremento de aislamiento acústico deberá ser no menor de 5 a 7 (dB).Niveles recomendados de ruido interiorLos siguientes valores son los usualmente recomendados en materia de confort acústico interior, para una serie de locales o actividades típicas.

DESTINO / ACTIVIDAD

NIVEL MÁXIMO DE RUIDO

Dormitorios 30 a 40 (dB)

Biblioteca Silenciosa

35 a 40( dB)

Sala Estar 40 a 45 (dB)




Oficinas Privadas 40 a 45 (dB)

Aula de Escuela 40 a 45 (dB)

Oficinas Generales 45 a 50 (dB)

6.3 VIDRIOS DE SEGURIDAD EN LOCACIÓN DE RIESGOSLa elección de un vidrio debe tener siempre presente las posibilidades consecuentes en caso de rotura.Los vidrios denominados de seguridad se llaman así porque en caso de rotura lo hacen en forma segura y/o minimizan las consecuencias en caso de accidentes.

6.3.1 ÁREA VIDRIADA EN RIESGO:Se considera un área vidriada de riesgo toda aquella superficie que presenta por su posición, función o características del entorno de colocación una mayor exposición al impacto de personas y/o puede implicar un riesgo físico para las mismas en caso de rotura de vidrios.Las áreas vidriadas consideradas de riesgo se clasifican en verticales e inclinadas.

6.3.1.1 ÁREAS DE RIESGO PARA VIDRIO VERTICAL: Incluye a todas aquellas áreas vidriadas susceptibles de impacto humano accidental. La Normas considera las siguientes aplicaciones del vidrio.

a) Áreas de riesgo para instalación vertical:• Puertas de acceso y lugares de paso: Incluye puertas de vidrio y/o vidrio enmarcado, puertas-ventanas que vinculan zonas habitables con sus expansiones (jardines, patios, balcones, etc.).• Paneles laterales vidriados que puedan ser confundidos con accesos:Incluye aquellos paños adyacentes a accesos, hasta 1,50 m, de distancia desde el borde del vano, y hasta 1,50 m de altura desde el nivel de piso.• Áreas vidriadas de circulación a uno o ambos lados del vidrio distantes a 0,9m o menos respecto de las mismas: Incluye básicamente vitrinas cuyo borde inferior está a menos de 0,5m respecto del piso.• Vidrios adyacentes a áreas resbaladizas: Incluye mamparas para baños y vidrios adyacentes a zonas resbaladizas tales como piscinas, lavaderos de automóviles, etc.• Vidrios colocados a baja altura: Incluye vidrios a menos de 0,8m respecto del piso, excepto balaustradas.

b) Requisitos




Definidas las situaciones potencialmente peligrosas, es preciso definir el tipo de vidrio adecuado para cada caso y evaluar y clasificar los mismos.Para ello los vidrios se someten a ensayos de impacto empleando el método establecido en la Norma ANSI Z97-1 .c) Ensayo de impacto ANSI Z97-1Este ensayo tiene como finalidad reproducir el eventual impacto de una persona contra un vidrio.El elemento impactador es una bolsa de cuero rellena con perdigones de plomo y su peso total es de 45 Kg.El peso del impactador fue determinado en función del peso promedio de un niño de 14 años de edad.El ensayo se realiza dejando caer el impactador desde diferentes alturas en función de los niveles de energía cinética o impacto requerido.Para satisfacer los requisitos de impacto, según la Norma ANSI Z97-1, un cristal debe cumplir indistintamente, para cada altura de caída del impactador, con una de las siguientes condiciones: no romperse o romperse en forma segura. Se entiende que un vidrio se rompe en forma segura cuando:Los fragmentos resultantes son pequeños y sus bordes no presentan aristas cortantes.O cuando, aún roto, no hay desprendimiento de los trozos rotos del paño y por ende se elimina el riesgo de corte,Dentro de esta aplicación se incluyen:• Alfeizer de ventanas• Paños vidriados a baja altura en tabiques de separación de oficinas.

No se incluyen dentro de éste ámbito aquellos vidrios colocados a baja altura cuya función consiste en actuar como balaustradas bajo barandas de escaleras, balcones y entrepisos.Los Vidrios adyacentes a zonas resbaladizas, requieren el empleo de vidrios de seguridad en las siguientes aplicaciones:• Mamparas en baños• Cerramientos adyacentes a piscina• Áreas lindantes con zonas húmedas o resbaladizas en lavaderos, estaciones de servicio, etc.

6.3.1.2 ÁREAS DE RIESGO PARA VIDRIO INCLINADO

Todas las superficies vidriadas contenidas en un plano que se aparte más de 15° respecto del plano vertical, debajo de los cuales hay permanencia o circulación de personas, se consideran como áreas de riesgo. Como ejemplos de aplicación pueden mencionarse: techos totales o parcialmente vidriados, fachadas y/o aberturas inclinadas, coberturas, parasoles, etc.Desde el punto de vista de la seguridad, ya no estamos ante la posibilidad de impacto humano, sino de las posibles consecuencias que puedan derivar de la caída de trozos de cristal en caso de rotura de un paño inclinado.Respecto del vidriado vertical existen varias diferencias conceptuales que deben ser observadas por el proyectista y el calculista de una obra. Desde el punto de vista estructural, además del viento, debe tenerse en cuenta la flexión por el peso propio del paño y otras consideraciones como la acumulación de agua y la acción de cualquier otro factor atmosférico que se pudiese presentar.




El vidrio utilizado debe ser un vidrio de seguridad, según la clase que el proyecto lo requiera de la Sesión 5.3.2, con un nivel de protección de acuerdo al requerimiento del proyecto.Cuando se diseña un vidriado inclinado, además de tener en cuenta las áreas de riesgo establecidas en la presente Norma, el proyectista siempre debe analizar las causas potenciales que podrían producir rotura de un vidrio inclinado, con propósito de minimizarlas o eliminarlas.

6.3.2 CLASES DE VIDRIO DE SEGURIDAD:

Existen tres clases de vidrio de seguridad Clase A, B y C, las mismas se determinan en función de la resistencia a la penetración y/o la forma segura de fractura de los vidrios.El empleo de vidrios de seguridad en superficies vidriadas verticales susceptibles de impacto humano se debe realizar teniendo en cuenta los tamaños máximos recomendados.

Ensayados bajo la Norma ANSI Z97-1, establece los requisitos que deben satisfacer los vidrios de seguridad sometidos a impacto.

6.3.3 COMPORTAMIENTO DEL VIDRIO EN CASO DE ROTURA

El vidrio flotado puede ser de tres tipos:• Vidrio Primario ó recocido sin procesar• Vidrio Templado• Vidrio LaminadoTodas las variantes mencionadas son visualmente semejantes entre sí, pero en caso de rotura, sus propiedades son diferentes.El vidrio primario presenta un comportamiento a la rotura caracterizado por trozos de diversas formas y tamaños con aristas muy filosas, que en caso de tomar contacto con una persona, puede ocasionarle lesiones de diversa índole y/o gravedad.El vidrio templado, presenta una resistencia al impacto 4 a 5 veces mayor que el vidrio primario o recocido, y en caso de rotura se desgrana en fragmentos pequeños que no presentan bordes cortantes.El vidrio laminado, producido intercalando 2 o más hojas de vidrio primario con láminas de polivinil butiral (PVB), presenta un patrón de rotura similar al vidrio primario, sin embargo, la




presencia del PVB impide el desprendimiento de trozos de vidrio y mantiene al paño en pie permitiendo continuar con el cerramiento del vano.

6.4 SISTEMAS DE SUJECIÓN DEL VIDRIO

6.4.1 REVESTIMIENTO DE FACHADAS CON SISTEMAS FLOTANTES

Son aquellos sistemas que revisten íntegramente las fachadas de una edificación con sistemas de aluminio y vidrio, y que se encuentran suspendidas de la propia estructura de esta, sin embargo no forman parte de ella. Así mismo su comportamiento estructural es individual al de la edificación.

Dentro de las Fachadas Flotantes tenemos:

6.4.1.1 FACHADAS FLOTANTES CON SILICONA ESTRUCTURALExisten dos sistemas generales para la fabricación de Fachadas Flotantes con silicona estructural:

a) Sistema de retícula (STICK): En este sistema primero se fabrica en taller la estructura de aluminio y el modulo de cerramiento (cristal, aluminio, etc.), posteriormente se instala en obra la estructura de aluminio formando la retícula la cual recibirá el módulo de cerramiento.El sistema de instalación no es rígido pues sus módulos son independientes.

b) Sistema de módulos pre-fabricados (FRAME): En este sistema los módulos se fabrican íntegramente en el taller con todos sus elementos, (ventanas, paneles, y cristales), y cada módulo independiente se fija a la estructura del edificio. Este sistema permite un mejor acabado en obra, ya que es factible controlar en taller, las uniones y el sellado de las piezas, evitando de esta forma eventuales riesgos de que los paneles sean permeables al viento y al agua. Tanto en uno como enotro sistema, la forma de montaje puede ser de avance horizontal, (cerrando plantas), o vertical, (cerrando niveles).

Elementos constitutivos:

Los elementos principales que forman el sistema de Fachada Flotante deberán cumplir con lo siguiente:

a) Montantes verticales: Estarán fijados a nivel de losas mediante los anclajes, estos montantes soportan además de su propio peso, los de los elementos que se fijan a ellos y la carga del viento.

b) Travesaños horizontales: Irán anclados a los montantes y soportan lacarga de los elementos de relleno que van fijados a ellos.

c) Elementos de relleno: Se dividen en dos grupos, vidriados y paneles. El vidriado está ubicado en la parte de la fachada, que permite la visibilidad al exterior. El panel por lo general está ubicado en la zona del alfeizar o como recubrimiento de vigas entre pisos, cuando la fachada esté completamente vidriada.




d) Elementos de fijación: Entre ellos se encuentran los anclajes fijos, los anclajes deslizantes, y las uniones. Los anclajes fijos como su nombre lo indica, son los que inmovilizan totalmente el elemento portante a la estructura del edificio; los deslizantes en cambio permiten absorber las dilataciones o contracciones que puedan originarse en la fachada. Las uniones también pueden ser fijas deslizantes. Las primeras se utilizan para anclar los travesaños a los montantes. Las uniones deslizantes se utilizan en las juntas de dilatación.

De requerirse en el proyecto paños de apertura, estas podrán ser de diversos tipos y formas, según los requerimientos del diseño.

Diseño:Se deberán tomar en cuenta los siguientes parámetros:

a) Cálculos estructurales en aluminio, (medidas máximas entre apoyos), realizados bajo la norma AAMA, (American Architectural ManufacturersAssociation) de 1991 y a la A.A (Aluminum Association).

b) Velocidad y carga de viento será considerada de acuerdo a la NormaTécnica E.020 Cargas del Reglamento Nacional de Edificaciones.c) El esfuerzo admisible a la flexión es de 65,50 MPa (9,5 ksi), según normas AA (Aluminum Association).

Materiales y su normativa:

a) Estructura metálica de aluminio: Los perfiles que componen el sistema de fachadas flotantes con silicona estructural deberán ser fabricados bajo la Norma AA-6063 aleación T5 (Aleación de aluminio para aplicaciones arquitectónicas, con envejecimiento artificial), cuya extrusión deberá cumplir la norma ASTM B-221 (Especificación para la extrusión de piezas de aluminio) y ASTM B-244 (Espesor de capa anódica y pintura)

b) Vidrios de seguridad: Los vidrios de ser templados serán fabricados bajo las Normas ASTM C-1036 (Especificación para el vidrio flotado), ASTM C-1048 (Especificación para el tratamiento térmico de vidrio flotado). Para el caso de cristales laminados serán fabricados bajo las Normas ASTM C-1172. Para el caso de los cristales Insulados estos deberán ser fabricados cumpliendo las Normas ASTM-C 1294-95 (Método de ensayo para compatibilidad de materiales y selladores en vidrios insulados ), ASTM-C 1265-94 (Método de ensayo para determinar la tensión en vidrios insulados para aplicación estructural),ASTM-C 1266-95 (Método de ensayo para determinar las características de performance de selladores), ASTM-E-773 (Método de ensayo para determinar la durabilidad del sellador de silicona en vidrio insulado) y ASTM E-774 (especificación para selladores de siliconas en vidrios insulados).

c) Empaques: Cinta de doble contacto para uso estructural deberá ser fabricada bajo la norma ASTM D-882 (Método de ensayo para determinar las propiedades de tensión de cintas plásticas) y ASTM D-2240 (Método de ensayo para determinar la durometría de cintas plásticas). Espaciadores




estructurales en EPDM extruido, bajo norma de fabricación TR-442E ¼” F.C. y ASTM D-412 (Método de ensayo para determinar la tensión de elementos termoplásticos yvulcanizados).

d) Cortafuego y barrera acústica: Fieltro tensado de finas fibras de vidrio aglomeradas con resinas termo-endurecibles revestido en una de sus caras con un complejo metálico de aluminio. Incombustible, con clasificación RE1 según norma ISO 1182 (Reacción al fuego e incombustibilidad), IRAM 11575-1 (Clasificación por reacción al fuego) y IRAM11575-2 (Clasificación por resistencia al fuego), con una resistencia al fuego de RF-30 a RF-60 (superior a 600º). C).

e) Sellado climático: Siliconas fabricadas bajo las normas ASTM D 2240 (Método de ensayo para determinar la durometría ), ASTM D 412 (Método de ensayo para determinar la tensión de elementos termoplásticos y vulcanizados), ASTM D 624 ( Máximo estiramiento), TT-S-001543 A- COM-NBS (Clase A para selladores de silicona para edificios), TTS-S-00230C COM-NBS (Clase A para 01 componente de selladores de edificios) y MIL-S-8802 (Tiempo de curado del sellador de silicón).

f) Silicona estructural: Silicona estructural bi-componente, fabricada bajo las normas, ASTM D 412 (Método de ensayo para determinar la tensión de elementos termoplásticos y vulcanizados), ASTM D 2240 (Método de ensayo para determinar la durabilidad de cintas plásticas), ASTM C 719 Método de ensayo para determinar la adhesión y adhesión elastométrica de juntas de silicona) y ASTM C 1135 (Método de ensayo para determinar las propiedades de tensión en selladores de silicona estructural). La aplicación de estos selladores se rige bajo la norma ASTM C 1184-91 (Especificación para selladores de silicona estructural), garantizando la total adhesión de los vidrios a la estructura de aluminio, mediante rigurosas pruebas de laboratorio.

g) Anclajes y otros: Todos los elementos de sujeción de la estructura de las Fachadas Flotantes con silicona estructural a la obra gruesa, podrán ser de aluminio anodizado o de Acero A-37 zincado y pintado con pintura anticorrosivo, según manden los planos de anclaje del proyecto. De igual modo, todos los accesorios para aperturas de puertas y mamparas serán en aluminio anodizado ó acero inoxidable.

6.4.1.2 FACHADAS FLOTANTES CON SUJECIÓN MECÁNICA

Este tipo de Fachada contempla en su diseño una estructura metálica y de vidrio templado fijo y móvil, sujeto mediante la utilización de accesorios y pernos de ajuste directamente a la perforación del vidrio. Estos accesorios podrán ser de acero inoxidable o acero A-37 zincado y pintado con pintura anticorrosivo.

6.4.1.3 FACHADAS FLOTANTES CON CRUCES, RÓTULAS Y TENSORESEs un sistema de suspensión de vidrio templado a través de anclajes tipo“cruz” que van anclados sobre una estructura portante, a los cuales según sea el caso se les aplica una fuerza tensora para rigidizar la estructura.




6.4.1.3.1 ELEMENTOS CONSTITUTIVOS

a) Cruces:Elemento rígido, que amarra las rótulas que fijan el vidrio a la estructura portante, estos elementos contienen una perforación circular o helicoidal, para la colocación de las rótulas o de los elementos de sujeción al vidrio.Material: acero inoxidable.Modelos:1 brazo de 180°2 brazos de 180°2 brazos de 90°1 brazo a 90°3 brazos4 brazos

b) Rotulas:Elemento que se acopla al cristal, lleva un frezado en la esquina con un agujero redondo semi-cónico que atenúa las contracciones inducidas por el peso del vidrio y las fuerzas del viento.Composición: Caja con tapa exteriorCabeza de rótulaDos arandelas de material aislanteUna arandela tubular de aluminio (se enfrentará a las deformaciones y se amoldara a las rugosidades)Arandelas y tuercas.

c) Cables o tensoresElemento que se acopla a la rotula, lleva en los extremos un terminal con un agujero redondo, helicoidal o en U cuyo comportamiento es únicamente a tensión en la estructura inducidas por el peso del vidrio y las fuerzas del viento.

Composición: CableAccesorio tubularTerminal de extremo con embone roscadoArandelas y tuercas.Material: acero inoxidable.Los cables o tensores utilizados para este sistema deberán cumplir como mínimo uno de los siguientes tipos:1. Cable rígido.-Estándar (1x19)Los cuales están conformados por 19 cables delgados, este cable tienen un diámetro mínimo de 2 mm hasta 25,4 mm, con una carga de rotura de 340kg hasta 28430kg, respectivamente. Con el




cable de 2mm de diámetro se puede soportar hasta 2kg en 100m de longitud, y en el cable de 25,4mm se puede soportar hasta 236kg en 100m de longitud.Por otro lado cuenta con un límite elástico de un 70%.

2. Cable Extra flexible.-(7x19)Los cuales están conformados por 7 cables rígidos, este cable tienen un diámetro mínimo de 1,9mm hasta 12,5mm, con una carga de rotura de 235kg hasta 9645kg, respectivamente. Con el cable de 2mm de diámetro se puede soportar hasta 1,4kg en 100m de longitud, y en el cable de 25,4mm se puede soportar hasta 58kg en 100m de longitud.Por otro lado cuenta con un límite elástico de un 60%.

3. Varilla.-Los cuales son varillas rígidas, estos cables tienen un diámetro mínimo de 3 mm hasta 25,4 mm, con una carga de rotura de 1490kg hasta 49890kg, respectivamente. Con el cable de 2mm de diámetro se puede soportar hasta 8,1kg en 100m de longitud, y en el cable de 25,4mm se puede soportar hasta 397,3kg en 100m de longitud. Por otro lado cuenta con un límite elástico de un 65%.Terminales de cablesPara los terminales de cables es importante saber lo siguiente:• Número de cables• Diámetro de cable o varilla• Composición del cable• Longitud del cable entre ejesTipos de terminales de cables• Terminal de bola prensar / cable estándar• Terminal espárrago a prensar / cable estándar• Aislador a prensar / cable estándar• Terminal con horquilla móvil / a prensar• Terminal con horquilla móvil / montaje manual• Terminal horquilla móvil / horquilla móvil

d) Juntas base y de dilatación:Junta entre vidrios.- A través un perfil de silicona extruída que se coloca en el interior y en el exterior de la ranura tapando la junta en dos vidrios.Junta de dilatación- Sellado del cristal por el perímetro exterior a través de un perfil de acordeón de silicona para fijar el vidrio a la pared.

6.4.1.4 PUERTAS Y VENTANAS CON VIDRIOS PRIMARIOS

Son aquellos sistemas cuya constitución, necesariamente consideran marcos en los cuatro bordes del vidrio




6.4.1.5 PUERTAS Y VENTANAS CON VIDRIOS PROCESADOS

Son aquellos sistemas cuya constitución, necesariamente considera marcos en dos bordes paralelos horizontales

6.5 DIMENSIONES MÁXIMAS RECOMENDADAS PARA LA APLICACIÓN DEUN VIDRIO FLOTADO

Para determinar las dimensiones máximas de aplicación de un paño de vidrio flotado, se recomienda utilizar el procedimiento establecido en el capítulo presente.Sin embargo se presentan a continuación algunas tablas que contienen dimensiones máximas recomendadas de aplicación de vidrios según sus características físicas.


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