Fabricacion Del Vidrio

EL VIDRIO

Es un material sólido amorfo el se obtiene por fusión de una mezcla compleja que contiene elementos vitrificantes (sílice, anhídrido bórico), fundentes (álcalis), estabilizantes (cal).El vidrio es un estado intermedio entre sólido y líquido. No tiene punto de fusión fijo.

La masa vítrea se halla en un estado que deriva del estado líquido. El vidrio se moldea a través de temperaturas altas Estas operaciones se realizan en los crisoles o, simultáneamente, en los hornos de balsa.

EXTRACCIÓN:

El vidrio se forma cuando materiales como la arena de sílice se enfrían rápidamente bajo una determinada temperatura; la cual las moléculas tienen muy poca movilidad. Aunque parece ser un material típicamente sólido, la verdad es que es molecularmente un líquido sobreenfriado; en realidad fluye como un líquido pero muy lentamente.

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.

A medida que la temperatura de tratamiento de la arcilla aumenta más allá del rojo vivo, se produce un endurecimiento, seguido de una compactación y finalmente de una transformación de la arcilla en vidrio.

Durante la vitrificación se produce una considerable contracción, debida a la disminución del tamaño de las partículas

Con las arcillas se hacen los vidrios, y como existe una gran variedad, el vidrio que se obtenga dependerá de la arcilla que se escoja, razón por la cual se necesita conocer muy bien las materias primas. El grupo de minerales de arcilla más sencillo tiene su estructura básica que se compone de átomos de oxígeno ordenados de tal manera que dan lugar a capas alternadas de huecos tetraédricos, que se ocupan por átomos de silicio y aluminio, y huecos octaédricos, ocupados por átomos de aluminio, magnesio, hierro y cinc.

Cuando el vidrio sale del tanque de fusión; se enfría y se endurece rápidamente. En los pocos segundos que permanece a una temperatura entre el rojo amarillo y el rojo naranja se trabaja de muchas formas para darle diferentes aspectos. Se puede prensar, soplar, estirar y laminar. El vidrio frío puede volverse a calentar y trabajarse repetidas veces con la misma facilidad aplicando el mismo método. Es importante evitar que el vidrio caliente y blando permanezca a la intemperie demasiado tiempo, porque se puede cristalizar.

En la producción a gran escala, inmediatamente después de que se le ha dado forma a un artículo de vidrio, éste es transportado hasta un horno de recocido continuo, en el cual se vuelve a calentar a la temperatura apropiada. Con esto se evitan tensiones dentro del material vítreo. Posteriormente se somete a un enfriamiento lento y controlado. Después de salir del horno de cocido, cada artículo es inspeccionado, embalado y, si es necesario, se somete a operaciones de acabado.

La materia prima se pone en el tanque de fusión. Una vez fundida se le da forma para después recocerla. Se puede ver que la temperatura de recocido relativamente baja comparada con la de fusión, y que el vidrio roto de desecho se puede volver a utilizar cuantas veces se desee.

HISTORIA:

El vidrio ha tenido una trascendental participación en el desarrollo de la tecnología y de nuestra concepción de la naturaleza.

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

En la antigüedad la fusión se hacía en moldes de arena hechos en casa, para la industrialización de este proceso fue necesario construir grandes hornos en donde además de las materias primas se podían añadir trozos de vidrio viejo de desecho.

Antiguamente se utilizaban crisoles con capacidad de pocas toneladas (hoy en día se siguen usando para elaborar vidrios especiales). En las grandes fábricas modernas se utiliza el llamado horno tanque, que consiste en un gran tanque cerrado, hecho con los mejores materiales refractarios . El combustible (gas o petróleo) se quema dentro del tanque, produce enormes llamas que pasan sobre la superficie de vidrio fundido y sobre las materias primas flotantes aún no fundidas. Los hornos tanque más usuales son continuos, lo que quiere decir que las materias primas que se introducen por el extremo de fusión salen con la misma rapidez por el lado opuesto en forma de vidrio fundido, para después pasar a las máquinas que le dan forma.

TIPOS:

Hoy en día se emplean distintas mezclas para obtener diferentes tipos; arena de sílice, cal y sosa, y se les añade dolomita, arcilla de aluminio y productos para el refinado. En la actualidad muchos materiales desempeñan un papel importante, pero las arcillas siguen siendo fundamentales.

Es importante destacar que el proceso de fabricación es prácticamente el mismo para todos los tipos, y lo que cambia de un ejemplar a otro es el material. Todos ellos tienen en mayor o menor proporción átomos de silicio, que es uno de los elementos de la tabla periódica que más se parece al carbono. La gran facilidad que tiene el silicio para formar compuestos con el oxígeno, evitando con esto las largas cadenas que serían equivalentes a las del carbono, y la química de la vida.

o 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.

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.

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 .

La sílice tiende a mantener sus dimensiones cuando se calienta. Está formada por un átomo de oxígeno entre dos átomos de silicio. 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. Por lo tanto 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.

o El vidrio 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.

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. Es más caro que el anterior.

o El vidrio de borosilicato:

Nació en 1912. 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 Tiene alta resistencia a cambios bruscos de temperatura, pero no tan alta como la del vidrio de sílice puro. Por cada grado centígrado que aumenta la temperatura, el vidrio se agranda 0.000005 centímetros. 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. El vidrio Borosilicato tiene su resistencia

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