Monografias del vidrio

7/26/2019 Monografias del vidrio

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Vidrio

Enviado pormelonsagrado

El vidrio

1. Fabricacin de vidrio

2. Vidrio (industria),

3. Composicin y propiedades

4. Moldeado

5. Vidrio tensionado

6. Tipos de vidrio comercial

7. Algo mas

Fabricacin de vidrio

El vidriose fabrica a partir de una mecla comple!a de compuestos vitrificantes, como

s"lice, fundentes, como los #lcalis, y estabiliantes, como la cal$ Estas materias primas

se cargan en el %orno de cubeta (de produccincontinua) por medio de una tolva$ El

%orno se calienta con &uemadores de gaso petrleo$ 'a llama debe alcanar una

temperaturasuficiente, y para ello el airede combustinse calienta en unos

recuperadores construidos con ladrillos refractarios antes de &ue llegue a los

&uemadores$ El %orno tiene dos recuperadores cuyas funcionescambian cada veinte

minutos uno se calienta por contacto con los gasesardientes mientras el otro

proporciona elcaloracumulado al aire de combustin$ 'a mecla se funde (ona de

fusin) a unos $*++ C y avana %acia la ona de enfriamiento, donde tiene lugar el

recocido$ En el otro e-tremo del %orno se alcana una temperatura de $.++ a /++ C$

Al vidrio as" obtenido se le da forma por laminacin (como en el es&uema superior) o

por otro m0todo$

Vidrio (industria), sustancia amorfa fabricada sobre todo a partir de slice (SiO2) fundidaa altas temperaturas con boratos o fosfatos. ambi!n se encuentra en la naturale"a, pore#emplo en la obsidiana, un material $olc%nico, o en los eni&m%ticos ob#etos conocidoscomo tectitas. 'l $idrio es una sustancia amorfa porue no es ni un slido ni un luido,sino ue se *alla en un estado$treo en el ue las unidades moleculares, aunue est%ndispuestas de forma desordenada, tienen suficiente co*esin para presentar ri&ide"
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mec%nica. 'l $idrio se enfra *asta solidificarse sin ue se produ"ca cristali"acin+ elcalentamiento puede de$ol$erle su forma luida. Suele ser transparente, pero tambi!npuede ser traslcido u opaco. Su color$ara se&n los in&redientes empleados en sufabricacin.

'l $idrio fundido es maleable - se le puede dar forma mediante di$ersast!cnicas.'n fro,puede ser tallado. ba#as temperaturas es uebradi"o - se rompe con fractura concoidea(en forma de conc*a de mar).

Se fabric por primera $e" antes del 2/// a.0., - desde entonces se *a empleado parafabricar recipientes de uso dom!stico as como ob#etos decorati$os - ornamentales, entreellos #o-as. ('n este artculo trataremos cualuier $idrio con caractersticas comercialmentetiles en cuanto a trasparencia, ndice de refraccin, color 'n idrio (arte) se trata la*istoriadel arte - la t!cnica del traba#odel $idrio).

Materiales y t0cnicas

'l in&rediente principal del $idrio es la slice, obtenida a partir de arena, pedernal o cuar"o.

Composicin y propiedades

'a s"lice se funde a temperaturas muy elevadas para formar vidrio$ Como 0ste tiene

un elevado punto de fusin y sufre poca contraccin y dilatacin con los cambios de

temperatura, es adecuado para aparatos de laboratorioy ob!etos sometidos a c%o&ues

t0rmicos (deformaciones debidas a cambios bruscos de temperatura), como los espe!os

de lostelescopios$ El vidrio es un mal conductor del calor y laelectricidad, por lo &ueresulta pr#ctico para el aislamiento t0rmico y el0ctrico$ En la mayor"a de los vidrios,

la s"lice se combina con otras materias primas en distintas proporciones$ 'osfundentes alcalinos, por lo general carbonato de sodio o potasio, disminuyen el punto

de fusin y la viscosidadde la s"lice$ 'a piedra calia o la dolomita (carbonato de

calcio y magnesio) act1a como estabiliante$ 2tros ingredientes, como el plomo o el

bra-, proporcionan al vidrio determinadas propiedades f"sicas$

Vidrio soluble y vidrio sodoc#lcico

El vidrio de elevado contenido en sodio &ue puede disolverse en aguapara formar un

l"&uido viscoso se denomina$idrio soluble - se emplea como barni" i&nfu&o en ciertosob#etos - como sellador. a ma-or parte del $idrio producido presenta una ele$adaconcentracin de sodio - calcio en su composicin+ se conoce como $idrio sodoc%lcico - seutili"a para fabricar botellas, cristaleras de mesa, bombillas (focos), $idrios de $entana -$idrios laminados.

Vidrio al plomo

'l $idrio fino empleado para cristaleras de mesa - conocido como cristal es el resultado defrmulas ue combinan silicato de potasio con ido de plomo. 'l $idrio al plomo es
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pesado - refracta m%s la lu", por lo ue resulta apropiado para lentes o prismas - parabisutera. 0omo el plomo absorbe la radiacinde alta ener&a, el $idrio al plomo se utili"aen pantallas para prote&er alpersonalde las instalaciones nucleares.

Vidrio de borosilicato

'ste $idrio contiene bra entre sus in&redientes fundamentales, #unto con slice - %lcali.estaca por su durabilidad - resistenciaa los ataues umicos - las altas temperaturas, porlo ue se utili"a muc*o en utensilios de cocina, aparatos de laboratorio - euipos paraprocesosumicos.

Color

as impure"as en las materias primas afectan al color del $idrio. ara obtener una sustanciaclara e incolora, los fabricantes aaden man&aneso con el fin de eliminar los efectos depeueas cantidades de *ierroue producen tonos $erdes - pardos. 'l cristal puede

colorearse disol$iendo en !l idos met%licos, sulfuros o seleniuros. Otros colorantes sedispersan en forma de partculas microscpicas.

3ngredientes diversos

'ntre los componentes tpicos del $idrio est%n los residuos de $idrio de composicinsimilar, ue potencian su fusin - *omo&enei"acin. menudo se aaden elementos deafino, como ars!nico o antimonio, para desprender peueas burbu#as durante la fusin.

4ropiedades f"sicas

Se&n su composicin, al&unos $idrios pueden fundir a temperaturas de slo 5// 80+ encambio, otros necesitan 1.65/ 90. a resistencia a la traccin, ue suele estar entre los3./// - 5.5// :;cm2, puede lle&ar a los 7/./// :;cm2 si el $idrio recibe un tratamientoespecial. a densidadrelati$a (densidad con respecto al a&ua) $a de 2 a


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>espu0s de una cuidadosa medida y preparacin, las materias primas se meclan 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) &ue

se calentaban en %ornos alimentados con maderao carbn$ Todav"a %oy se utilian

recipientes de arcilla refractaria, &ue contienen entre +,* y ,* toneladas de vidrio,

cuando se necesitan cantidades relativamente pe&ue9as de vidrio para traba!arlo amano$ En las industriasmodernas, la mayor parte del vidrio se funde en grandes

calderos, introducidos por primera ve en /?.$ Estos calderos pueden contener m#s

de $+++ toneladas de vidrio y se calientan con gas, fuel@oil o electricidad$ 'as materias

primas se introducen de forma continua por una abertura situada en un e-tremo del

caldero y el vidrio fundido, afinado y templado, sale por el otro e-tremo$ En unos

grandes crisoles o c#maras de retencin, el vidrio fundido se lleva a la temperatura a

la &ue puede ser traba!ado y, a continuacin, la masa v"trea se transfiere a las

m#&uinasde moldeo$

Moldeado

os principales m!todosempleados para moldear el $idrio son el colado, el soplado, elprensado, el estirado - el laminado. odos estos procesos son anti&uos (vaseidrio (arte)),pero *an sufrido modificaciones parapoderproducir $idrio con fines industriales. ore#emplo, se *an desarrollado procesos de colado por centrifu&ado en los ue el $idrio sefuer"acontra las paredes de un molde ue &ira r%pidamente, lo ue permite obtener formasprecisas de poco peso, como tubos de tele$isin. ambi!n se *an desarrollado m%uinasautom%ticas para soplar el $idrio.

Vidrio tensionado

Es posible a9adir tensiones de modo artificial para dar resistencia a un art"culo de

vidrio$ Como el vidrio se rompe como resultado de esfueros de traccin &ue se

originan con un m"nimo ara9ao de la superficie, la compresin de 0sta aumenta el

esfuero de traccin &ue puede soportar el vidrio antes de &ue se produca la ruptura$

n m0todo llamado temple t0rmico comprime la superficie calentando el vidrio casi

%asta el punto de reblandecimiento y enfri#ndolo r#pidamente con un c%orro de aire o

por inmersin en un l"&uido$ 'a superficie se endurece de inmediato, y la posterior

contraccin del interior del vidrio, &ue se enfr"a con m#s lentitud, tira de ella y la

comprime$ Con este m0todo pueden obtenerse compresiones de superficie de %asta

.B$+++ =cm. en pieas gruesas de vidrio$ Tambi0n se %an desarrollado m0todos

&u"micos de reforamiento en los &ue se altera la composicin o la estructurade la

superficie del vidrio medianteintercambio inico$ Este m0todo permite alcanar unaresistencia superior a los ?+$+++ =cm.$ V0ase tambi0n :ecocido$

Tipos de vidrio comercial

'a amplia gama de aplicaciones del vidrio %a %ec%o &ue se desarrollen numerosos

tipos distintos$

Vidrio de ventana
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El vidrio de ventana, &ue ya se empleaba en el siglo 3 d$C$, se fabricaba utiliando

moldes o soplando cilindros %uecos &ue se cortaban y aplastaban para formar

l#minas$ En el procesode corona, t0cnica posterior, se soplaba un troo de vidrio

d#ndole forma de globo aplastado o corona$ 'a varilla se fi!aba al lado plano y se

retiraba el tubo de soplado (v0aseidrio (arte)= Soplado). a corona $ol$a a calentarse -

se *aca &irar con la $arilla+ el a&u#ero de#ado por el tubo se *aca m%s &rande - el discoacababa formando una &ran l%mina circular. a $arilla se parta, lo ue de#aba unamarca.'n la actualidad, casi todo el $idrio de $entana se fabrica de formamec%nicaestir%ndolodesde una piscina de $idrio fundido. 'n el proceso de >oucault, la l%mina de $idrio se estiraa tra$!s de un bloue refractario ranurado sumer&ido en la superficie de la piscina de estematerial - se lle$a a un *orno $ertical de recocido, de donde sale para ser cortado en *o#as.

Vidrio de placa

'l $idrio de $entana normal producido por estiramiento no tiene un espesor uniforme,debido a la naturale"a del proceso de fabricacin. as $ariaciones de espesor distorsionan la

ima&ende los ob#etos $istos a tra$!s de una *o#a de ese $idrio.'l m!todo tradicional de eliminar esos defectos *a sido emplear $idrio laminado bruido -pulimentado, conocido como $idrio de placa. ?ste se produ#o por primera $e" en Saint@obain (>rancia) en 166


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fundido en un molde estrec*o in$ertido - se presiona con un c*orro de aire *acia el etremoinferior del molde, ue corresponde al cuello de la botella terminada. espu!s, undes$iador desciende sobre la parte superior del molde, - un c*orro de aire ue $iene desdeaba#o - pasa por el cuello da la primera forma a la botella. 'sta botella a medio formar sesu#eta por el cuello, se in$ierte - se pasa a un se&undo molde de acabado, en la ue otro

c*orro de aire le da sus dimensiones finales. 'n otro tipo de m%uina ue se utili"a pararecipientes de boca anc*a, seprensael $idrio en un molde con un pistn antes de soplarloen un molde de acabado. os tarros de poco fondo, como los empleados para cosm!ticos,son prensados sin m%s.

Vidrio ptico

a ma-ora de las lentes ue se utili"an en &afas (anteo#os), microscopios, telescopios,c%maras - otros instrumentos pticos se fabrican con $idrio ptico (VaseBptica). ?ste sediferencia de los dem%s $idrios por su forma de des$iar (refractar) la lu". a fabricacin de$idrio ptico es un proceso delicado - ei&ente. as materias primas deben tener una &ran

pure"a, - *a- ue tener muc*o cuidado para ue no se introdu"can imperfecciones en elproceso de fabricacin. eueas burbu#as de aire o inclusiones de materiano $itrificadapueden pro$ocar distorsiones en la superficie de la lente. as llamadas cuerdas, estrascausadas por la falta de *omo&eneidad umicadel $idrio, tambi!n pueden causardistorsiones importantes, - las tensiones en el $idrio debidas a un recocido imperfectoafectan tambi!n a las cualidades pticas.

'n la anti&Cedad, el $idrio ptico se funda en crisoles durante periodos prolon&ados,remo$i!ndolo constantemente con una $arilla refractaria. espu!s de un lar&o recocido, separta en $arios fra&mentos+ los me#ores $ol$an a ser triturados, recalentados - prensadoscon la forma deseada. 'n los ltimos aos se *a adoptado un m!todo para la fabricacincontinua de $idrio en tanues re$estidos de platino, con a&itadores en las c%marascilndricas de los etremos (llamadas *omo&enei"adores). 'ste proceso produce cantidadesma-ores de $idrio ptico, con menor coste - ma-or calidadue el m!todo anterior. ara laslentes sencillas se usa cada $e" m%s el pl%stico en lu&ar del $idrio. unue no es tanduradero ni resistente al ra-ado como el $idrio, es fuerte - li&ero - puede absorber tintes.

Vidrio fotosensible

'n el $idrio fotosensible, los iones de oroo plata del material responden a la accinde lalu", de forma similar a lo ue ocurre en una pelcula foto&r%fica. 'ste $idrio se utili"a enprocesos de impresin - reproduccin, - su tratamiento t!rmico tras laeposicina la lu"produce cambios permanentes.

'l $idrio fotocrom%tico se oscurece al ser epuesto a la lu" tras lo cual recupera su claridadori&inal. 'ste comportamientose debe a la accin de la lu" sobre cristales diminutos decloruro de plata o bromuro de plata distribuidos por todo el $idrio. 's mu- utili"ado enlentes de &afas o anteo#os - en electrnica.

Vitrocer#mica
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'n los $idrios ue contienen determinados metalesse produce una cristali"acin locali"adaal ser epuestos a radiacin ultra$ioleta. Si se calientan a temperaturas ele$adas, estos$idrios se con$ierten en $itrocer%mica, ue tiene una resistencia mec%nica - unaspropiedades de aislamiento el!ctrico superiores a las del $idrio ordinario. 'ste tipo decer%micase utili"a en la actualidad en utensilios de cocina, conos frontales de co*etes o

ladrillos termorresistentes para recubrir na$es espaciales. Otros $idrios ue contienenmetales o aleacionespueden ma&neti"arse, son resistentes - fleibles - resultan mu- tilespara transformadoresel!ctricos de alta eficiencia.

Fibra de vidrio

's posible producir fibras de $idrio Due pueden te#erse como las fibras tetilesDestirando $idrio fundido *asta di%metros inferiores a una cent!sima de milmetro. Sepueden producir tanto *ilos multifilamento lar&os - continuos como fibras cortas de 25 o 3/centmetros de lar&o.

Ena $e" te#ida para formar telas, la fibra de $idrio resulta ser un ecelente material paracortinas - tapicera debido a su estabilidad umica, solide" - resistencia al fue&o - al a&ua.os te#idosde fibra de $idrio, sola o en combinacin con resinas, constitu-en unaislamiento el!ctrico ecelente. Fmpre&nando fibras de $idrio conpl%sticosse forma un tipocompuesto ue combina la solide" - estabilidad umica del $idrio con la resistencia alimpacto del pl%stico. Otras fibras de $idrio mu- tiles son las empleadas para transmitirsealespticas en comunicacionesinform%ticas - telefnicas mediante la nue$atecnolo&ade la fibra ptica, en r%pido crecimiento.

2tros tipos de vidrio

os pa$eses de $idrio son bloues de construccin*uecos, con ner$ios o dibu#os en loslados, ue se pueden unir con ar&amasa - utili"arse en paredes eteriores o tabiuesinternos.

a espuma de $idrio, empleada en flotadores o como aislante, se fabrica aadiendo una&ente espumante al $idrio triturado - calentando la me"cla *asta el punto dereblandecimiento. 'l a&ente espumante libera un &as ue produce una multitud de peueasburbu#as dentro del $idrio.

'n la d!cada de 1G5/ se desarrollaron fibras pticas ue *an encontrado muc*asaplicaciones en la ciencia,la medicina- laindustria. Si se colocan de forma paralela fibrasde $idrio de alto ndice de refraccin separadas por capas del&adas de $idrio de ba#o ndicede refraccin, es posible transmitir im%&enesa tra$!s de las fibras. os fibroscopios, uecontienen muc*os *aces fleibles de estas fibras, pueden transmitir im%&enes a tra$!s de%n&ulos mu- cerrados, lo ue facilita la inspeccin de "onas ue suelen ser inaccesibles.as aplicaciones de la fibra ptica r&ida, como lupas, reductores - pantallas tambi!nme#oran la $isin. 'mpleadas en combinacin con l%seres, las fibras pticas son *o-cruciales para la telefonade lar&a distancia - la comunicacinentre ordenadores(computadoras).
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'l $idrio l%seres $idrio dopado con un peueo porcenta#e de ido de neodimio, - escapa" de emitir lu" l%ser si se monta en un dispositi$o adecuado - se HbombeaI con lu"ordinaria. 'st% considerado como una buena fuente l%ser por la relati$a facilidad con uepueden obtenerse peda"os &randes - *omo&!neos de este $idrio.

os $idrios dobles son dos l%minas de $idrio de placa o de $entana selladas por losetremos, con un espacio de aire entre ambas. ara su construccin pueden usarse $ariostipos de selladores - materialesde separacin. 'mpleados en $entanas, proporcionan unecelente aislamiento t!rmico - no se empaan aunue *a-a *umedad.

'n la d!cada de 1Glorida ('stados Enidos) unm!todo para fabricar &randes estructurasde $idrio sin utili"ar altas temperaturas. at!cnica, denominada de solJ&el, consiste en me"clar a&ua con unproductoumico como eltetrametoisilano para fabricar un polmero de ido de silicio+ un aditi$o umico reducela $elocidaddel proceso de condensacin - permite ue el polmero se constitu-auniformemente. 'ste m!todo podra resultar til para fabricar formas &randes - comple#as

con propiedades especficas.A'D2 MA

Vidrio soluble, compuesto de silicato de sodio (o potasio), incoloro - de aspecto $idrioso,de frmula :a2SiO3 (vaseidrio+ Silicio). 's soluble en a&ua - alco*ol, - se empleacomercialmente como cemento, para fabricar *ormi&n - como capa protectora enmateriales i&nfu&os. ambi!n se utili"a en la elaboracin de #abones - deter&entessint!ticos - en procesos de refinado delpetrleo. a disolucin de $idrio soluble tambi!n seutili"a para conser$ar *ue$os - madera.

ilicio, de smbolo Si, es un elemento semimet%lico, el se&undo elemento m%s comn en laierradespu!s delo&eno.Su nmero atmico es 14 - pertenece al &rupo14 de la tablaperidica. >ue aislado por primera $e" de sus compuestos en 1


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ue impide ue contine la reaccin. altas temperaturas reacciona tambi!n con nitr&eno- cloro formando nitruro de silicio - cloruro de silicio respecti$amente.

'l silicio constitu-e un 2


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otros contenedores+ para unir &emas artificiales+ como a&ente incombustible, - comorelleno - ad*erente en #abones - limpiadores. Otro compuesto de silicio importante es elcarborundo, un compuesto de silicio - carbono ue se utili"a como abrasi$o.

'l monido de silicio, SiO, se usa para prote&er materiales, recubri!ndolos de forma ue

la superficie eterior se oida al diido, SiO2. 'stas capas se aplican tambi!n a los filtrosde interferencias.

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