Perfil ambiental de la industria del vidrio
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Universidad De Oriente
Núcleo de Anzoátegui
Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas
Departamento de Ingeniería Química
INGENIERÍA AMBIENTAL
Barcelona, 24 enero de 2020
Perfil ambiental de la industria del vidrio
Autores: Maira Hurtado (C.I.: 21387628), Robert Yendez (C.I.: 25897468)
Vidrio
Este material sólido, frágil y por lo general transparente presenta diferentes colores según los componentes que se utilicen en su fabricación. El proceso de elaboración consiste en fundir ciertas sustancias hasta solidificarlas y se remonta a una época anterior al año 2000 a.C., cuando se trabajaba a mano usando moldes. A lo largo del tiempo, el vidrio se ha empleado para fabricar recipientes, objetos decorativos como los de joyería, y también en la arquitectura y la industria. En la actualidad, su reciclaje supone un importante beneficio para conservar el medio ambiente y no contaminarlo.
Finalidad del proceso Productivo
El sector del vidrio es sumamente diverso, tanto por los productos que fabrica como por las técnicas de producción que emplea. Los productos pueden ser desde copas de cristal de plomo artísticamente hechas a mano hasta vidrio flotado en grandes cantidades para los sectores de construcción y automoción. Las técnicas de fabricación varían desde los pequeños hornos eléctricos que se utilizan en el subsector de fibra cerámica hasta los hornos regenerativos de caldeo cruzado que se utilizan en el subsector de vidrio plano, que producen hasta 700 toneladas diarias.
Este sector produce principalmente artículos básicos, aunque se han ideado muchas maneras de añadir valor a los productos de gran volumen para evitar que pierda competitividad. Vende más del 80% de su producción a otros sectores y, en términos globales, depende en gran medida de los sectores de la construcción de bebidas y alimentación. Sin embargo, algunos de los subsectores de menor volumen producen artículos técnicos o de consumo de gran valor.
El vidrio es un material que por sus características es fácilmente recuperable. Concretamente el vidrio es 100 % reciclable, es decir, que a partir de un envase utilizado, puede fabricarse uno nuevo o en su defecto productos que pueden tener las mismas características del primero. Esta facilidad de reutilización del vidrio abre un amplio abanico de posibilidades para que la sociedad y las administraciones afectadas puedan autogestionarse de una manera fácil para el beneficio de su medioambiente.
Descripción Generalizada del Proceso Productivo
La Fusión de las Materias Primas
Las materias primas se calientan en un horno a 1.500ºC. A esta temperatura se funden y reaccionan entre sí para formar vidrio fundido de muy alta viscosidad. El horno se asemeja a una piscina llena de vidrio de unos 4 metros de largo por 4 metros de ancho y 1.40 metros de profundidad con vidrio. El horno trabaja en forma continua durante 10 a 12 años y el nivel de vidrio se mantiene constante durante el tiempo de producción. La materia prima entra por un extremo y el vidrio se saca por el otro en forma de una o varias cintas de vidrio según el proceso y el tamaño del horno. El combustible que se utiliza para fundir las materias primas es actualmente petróleo crudo. El combustible entra a presión por unas boquillas o quemadores al horno caliente y al ponerse en contacto con aire caliente forma unas llamas que atraviesan el horno de lado a lado sobre el vidrio. La combustión cambia de lado cada 30 minutos.
Fundición
La fundición (la mezcla de materias primas a alta temperatura para obtener vidrio fundido) es la parte más importante del proceso productivo. Se trata de una compleja combinación de reacciones químicas y procesos físicos, y puede dividirse en varias fases: caldeo; fusión primaria; afino y homogenización; y acondicionamiento. La fabricación de vidrio es una actividad que consume mucha energía y la elección de la fuente de suministro, de la técnica de caldeo y del método de recuperación de calor tiene una influencia decisiva en el diseño del horno. Estas decisiones son también las que más afectan a la eficiencia energética del proceso de fundición y a sus repercusiones para el medio ambiente.
El corazón del vidrio fundido es el baño de estaño, sobre la cual se vierte el hierro líquido, el vidrio al ser menos denso que el estaño flota (proceso de flotación) sobre éste, la relación entre las tensiones superficiales de ambos elementos produce una hoja infinita a 1100ºC en este punto el vidrio es como un chicle, donde se puede estirar o contraer. Posteriormente, el vidrio se separa del estaño y se enfría, saliendo a 600ºC. Una vez que sale está lámina de vidrio del baño de estaño, se somete a un proceso de enfriamiento para que el usuario pueda cortarlo y transportarlo a una temperatura estimada de 80ºC. La razón por la que se utiliza estaño, es porque se derrite a una temperatura muy baja, y tiene un punto de ebullición muy alto, más denso que el cristal, por lo tanto no se mezclan.
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Figura 2. Esquema de la descripción generalizada del proceso.
Materias Prima e Insumos
Arena: Constituye el 43% de la materia prima. Se denomina arena de sílice y está compuesta por cristales pequeños de cuarzo. La arena utilizada para fabricar vidrio debe ser de muy alta pureza. Su composición química es más del 99.9% de SiO2. No se debe utilizar arena de río o de playa porque está muy contaminada con otros minerales.
Soda: Es el 19% de la materia prima. Ahora se importa de Estados Unidos y constituye el elemento que más influye en el costo de las materias primas del vidrio. Técnicamente es el carbonato de sodio (Na2CO3).
La Dolomita y el Feldespato participan con el 16% y 9% respectivamente. Son dos rocas de composiciones diferentes que se explotan en varias zonas del país. Estos materiales modifican algunas propiedades del vidrio para facilitar su fabricación y hacerlo más resistente a los ataques de agentes atmosféricos. También se agregan algunos productos químicos en pequeñas cantidades como el sulfato de sodio y el nitrato de sodio para modificar algunas propiedades (1%).
Para fabricar vidrio de color se agregan a las materias primas que se describieron, varios óxidos metálicos de acuerdo con el color que se desea fabricar. Por ejemplo: para fabricar el vidrio bronce se agregan óxidos de selenio y cobalto. Por ser los colorantes, óxidos metálicos, materiales muy estables en la naturaleza, el color del vidrio es inalterable a los rayos solares. Por último se debe mencionar que el vidrio es reciclable, o sea que el vidrio que se rompe en planta o sale defectuoso, se muele y se funde nuevamente junto con las materias primas.
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