INDUSTRIA DEL VIDRIO

INDUSTRIA DEL VIDRIO

1. INTRODUCCIÓN

Hace 5000 años, en alguna playa del Medio Oriente, alguien encendió quizá 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 el nuevo siglo?

La materia prima con que se fabrica el vidrio es el Sílice, el mineral mas 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 pulverizo las rocas, la arena es la fuente principal del 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 duros, insolubles y por no descomponerse, subsiste mas que los otros constituyentes.

El Sílice puro tiene un punto de fusión tan alto que el fuego común no basta para convertirlo en vidrio, los primeros “fabricantes de vidrio” debieron de encender el fuego en arena impregnada con sosa (compuesto de sodio) liberada al evaporarse el agua del mar. La sosa reduce el punto de fusión del Sílice.

Actualmente se combinan cal y sosa con el Sílice para producir el vidrio usado en botellas, ventanas y vasos. Cuando el vidrio se enfría, no recobra la estructura cristalina del Sílice, la cual es opaca , sino que adquiere una estructura desordenada transparente, como la de un liquido congelado.

¿Por qué el vidrio es duro?

El vidrio consta de muchas moléculas pequeñas con enlaces firmes y poco separables. Si se aplica una fuerza suficiente, las uniones se rompen. Esto da dureza y fragilidad al vidrio .

DEFINICIÓN DEL VIDRIO

El vidrio puede definirse, físicamente como un liquido rígido, subenfriado sin un punto de fusión definido y con una viscosidad lo suficientemente elevada para evitar la cristalización y químicamente, como la unión de oxido inorgánico no volátil resultantes de la descomposición y fusión de compuestos alcalinos y alcalinotérreos, arena y otros constituyentes del vidrio, quedando como resultado un producto con estructura atómica aleatoria. El vidrio es un producto completamente vitrificado, o cuando menos, un producto con una cantidad relativamente pequeña de material no vidrio en suspensión.

El vidrio tiene muchos usos debido a su transparencia, a su alta resistencia al ataque químico, a su eficiencia como aislante eléctrico y a su capacidad para contener un vació.

El vidrio es un material frágil y una de sus características consistente en mostrar una resistencia a la compresión mucho mayor que su resistencia a la tensión. La técnica de fortalecimiento, la mayor parte de las cuales implica un reesforzado para introducir compresión superficial, se han desarrollado hasta el punto de que el vidrio puede emplearse en ambientes mas arduos que antes. Se producen aproximadamente 800 composiciones diferentes de vidrio, algunos con un acento particular en cierta propiedad y otras que se centran en un conjunto equilibrado de propiedades.

Globalmente, la manufactura de vidrio en Estados Unidos constituye una industria de alrededor de 7000 millones de dólares anuales.

Los vidrios para automóviles representan casi la mitad del vidrio plano que se produce cada año. La tendencia arquitectónica se dirige hacia una mayor cantidad de vidrio en los edificios comerciales y, en particular, hacia el vidrio colorido.

HISTORIA DEL VIDRIO

No se fabrico ningún tipo de vidrio en Alemania o en Inglaterra antes del siglo XVI. El vidrio plano apareció como un producto laminado en Francia en 1688.

La vidrieria de Estados Unidos se inicio en 1608 en Jamestown, Va. .y en 1639 en Salem, Mass. Durante mas de tres siglos a partir de eso, los procesos fueron prácticamente manuales y empíricos en su totalidad . Desde el punto de vista químico, los únicos adelantos importantes durante este periodo se limitaron a la purificación de los materiales de la hornada y al aumento de la economía del combustible. Para mayor seguridad se establecieron algunas relaciones entre la composición química de los vidrios y sus propiedades ópticas y otras propiedades físicas mas, pese a esto , la industria anterior a 1900 era un arte, con formulas secretas celosamente guardadas y con procesos empíricos de manufactura basa dos sobre todo en la experiencia.

En 1914, se desarrollo en Bélgica el proceso Fourcault para formar una lamina de vidrio continua. Durante los 50 años siguientes , los ingenieros y los científicos produjeron modificaciones en los procesos de formación de laminas planas, encaminados a reducir la distorsión óptica , característica del vidrio en lamina (de ventana), y el costo de producción de las placas de vidrio esmerilado y pulido. Estos esfuerzos condujeron al avance mas reciente en la tecnología para la producción de vidrio plano.

Basado en conceptos patentados en Estados Unidos, en 1902 y 1905 un grupo de investigación en Inglaterra perfecciono el proceso del vidrio flotado , en la década de los años 60 . El vidrio flotado ha eliminado casi todo el vidrio plano producidos por otros medios y ha invadido el mercado del vidrio para ventanas en forma predominante.

Los científicos y los ingenieros entraron al campo en números crecientes, y aparecieron nuevos productos como resultado de una investigación intensiva. Se inventaron maquinas automáticas para acelerar la producción de botellas, focos, eléctricos, etc. Como resultado, la actual industria del vidrio constituye un campo altamente especializado.

La técnica para fabricar el vidrio plano y delgado usado en las ventanas se perfecciono en Normandia , Francia, en el siglo XIV . Cada pieza del vidrio , conocido como Crown glass , debía soplarse. Un soplador experto podía hacer solo una docena de ventanas al día, por lo que en la medieval eran un lujo.

2. MATERIAS PRIMAS

Como materias primas para la elaboración del vidrio se emplean óxidos.

Las composiciones de los vidrios más utilizados se sitúan dentro de los límites que se establecen en la tabla adjunta.

Intervalos de composición frecuentes en los vidrios comunes

Componente Desde ... % ... hasta %

SiO2 68,0 74,5

Al2O3 0,0 4,0

Fe2O3 0,0 0,45

CaO 9,0 14,0

MgO 0,0 4,0

Na2O 10,0 16,0

K2O 0,0 4,0

SO3 0,0 0,3

2.1 ARENA ( )

Es el mayor ingrediente de los vidrios comerciales.

Se emplea como cuarzo o arena, donde la pureza varía de acuerdo a su origen:

• Cuando el oxido de silicio esta en forma cristalina, lo llamamos sìlica.

• Cuando se tiene grandes cristales de sìlica, la llamamos cuarzo.

• Cuando tenemos un monto de diminutos cristales de sìlica la llamamos arena.

Las impurezas de Sílice suelen ser: Hierro, Aluminio y materia orgánica; por lo tanto

debemos considerarse lo siguiente:

• Para la manufactura de vidrio.- Debe ser cuarzo casi puro.

• Para vajilla.- El contenido de hierro no debe exceder el 0.45%.

• Para vidrio óptico.- El contenido de hierro no debe exceder el 0.015%.

Cabe mencionar que el hierro afecta en forma negativa en los vidrios transparentes.

Pero es optimo para obtener vidrios de color verde intenso.

2.2 OXIDO DE ALUMINIO (ALUMINA, Al2O3)

Empleada en forma de feldespatos, forma aluminatos, que junto con la cal y la magnesia aumenta la resistencia del vidrio y elevan su punto de fusión. La alumina en gran cantidad enturbia la masa fundente.

La formula general de los feldespatos es ( ).

Donde:

Los feldespatos presentan muchas ventaja sobre la mayor parte de otros materiales como fuente de , debido a que son baratos, puros y fusibles, y a que están enteramente compuestos de óxidos que forman vidrio .

2.3 OXIDO DE CALCIO ( )

El oxido de calcio se emplea como aleación junto con el aluminio, forma una película fina de oxido que previene al vidrio de un ataque posterior.

El óxido de calcio (cal viva) se obtiene por calcinación a 1000º C de la piedra caliza.

Otro método para obtener oxido de calcio es de la cal calcinada de la dolomita ( ).

2.4 OXIDO DE MAGNESIO ( )

El oxido de magnesio hace al vidrio refractario sin modificar su dureza y al mismo tiempo aumenta su tenacidad.

El oxido magnesio se obtiene junto con el oxido de calcio de la cal calcinada de la dolomita ( ).

2.5 OXIDO DE SODIO ( )

El oxido de sodio es útil para disminuir el punto de fusión del oxido de silicio, para brindar resistencia al vidrio.

También se emplea como oxidante para destruir la materia organica y para pasar el hierro

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