Proceso Industrial de Vidrio

TECNOLOGICO SANTA CRUZ

PROCESO INDUSTRIAL DEL VIDRIO

1.- Introducción:

El vidrio se forma con diferentes tipos de sales. El componente más importante es el dióxido de silicio en forma de arena. Para fabricar el vidrio común se añaden carbonato sódico y piedra caliza (carbonato de calcio). El tono verdoso del vidrio antiguo se debe a las impurezas de hierro de la arena. Los vidrios modernos incorporan otros ingredientes para mejorar el color y algunas de sus propiedades, por ejemplo, la resistencia al calor.

La industria del vidrio es una de las más antiguas creadas por el hombre. Apareció hace varios milenios en el Mediterráneo, casi en el mismo momento que otras dos grandes industrias que se hicieron posibles gracias al dominio de altas temperaturas: las de la cerámica y el metal. El vidrio más antiguo es in ojo de vidrio de color azuloso que imita a la turquesa y que data del reinado del faraón egipcio Amenofis I, hacia 1550 a. C. pero fue en Roma donde nació la industria vidriera hacia el año 20, con el descubrimiento del vidrio soplado. En el siglo II los romanos conocían el vidrio translucido y fabricaban objetos de vidrio, espejos de cristal sobre metal y lupas (ampollas de vidrio rellenas de agua).

Existen una gran variedad de vidrios y una gran diversidad de procedimientos industriales o artesanales. Según los usos a los que están destinados, se pueden distinguir seis tipos de productos de la industria vidriera: el cristal de vidrio ordinario; el cristal para ventanas, puertas, mobiliario, espejería e industria del automóvil; los “vidrios huecos” para la botellería y la cubiletearía; los “vidrios técnicos”, para la óptica, las ampollas, los tubos del televisor, etc.; la fibra de vidrio, utilizada como textil, o utilizada en la forma de paneles que sirven para el aislamiento térmico; y el vidrio trabajado a mano. Todos estos vidrios difieren sensiblemente por su composición, y sobre todo por las técnicas utilizadas para su fabricación.

El vidrio es el más universal de los envases, al no contar con contraindicación de uso alguna. Está presente en la práctica totalidad de los sectores y en algunos de ellos en exclusiva, aunque es la industria agroalimentaria a la que más estrechamente ligado se encuentra.

Dentro de esta industria, lidera de forma absoluta algunos segmentos como vino, cavas o cervezas, conviviendo con el resto de materiales en otros como refrescos, aguas, zumos o conservas.

2.- DEFINICIONES:

El vidrio es un material inorgánico duro, frágil, transparente y amorfo que se encuentra en la naturaleza aunque también puede ser producido por el ser humano. El vidrio artificial se usa para hacer ventanas, lentes, botellas y una gran variedad de productos. El vidrio es un tipo de material cerámico amorfo.

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El vidrio se obtiene a unos 1 500 °C de arena de sílice (SiO2), carbonato de sodio (Na2CO3) y caliza (CaCO3).

El término "cristal" es utilizado muy frecuentemente como sinónimo de vidrio, aunque es incorrecto en el ámbito científico debido a que el vidrio es un sólido amorfo (sus moléculas no están dispuestas de forma regular) y no un sólido cristalino.

3.- OBTENCIÓN Y COMPOSICIÓN DEL VIDRIO:

PROCESO

La primera etapa consiste en la obtención de la mezcla de materias primas. Para ello se trituran bien los materiales y se mezclan cuidadosamente las cantidades exactas de cada uno de ellos. La operación es delicada, pues debe obtenerse una mezcla perfectamente homogénea para facilitar la fusión. Esta se realiza calentando la mezcla a elevada temperatura (1200 - 1400° C) para que la masa sea muy fluida y facilite la homogeneización (100 a 150°C más que la primera etapa). Posteriormente se deja reposar la masa; de este modo las partículas no disueltas y las impurezas salen a la superficie formando una espuma (hez de vidrio). Finalmente se disminuye progresivamente la temperatura hasta que el vidrio toma la viscosidad deseada para trabajarlo, operación que puede realizarse por tres método2s distintos: soplado, prensado y por colada.

El soplado consiste en inyectar aire dentro del vidrio pastoso mediante un tubo. De esta forma se consigue una ampolla a la que se le da forma utilizando procedimientos adecuados. El segundo método consiste en someter al vidrio en prensas adecuadas y puede ir acompañado de la operación de soplado. El trabajo por colada consiste en llenar moldes adecuados con una colada de vidrio. Una vez trabajado el vidrio se enfría lentamente hasta que endurece.

REACCIONES QUÍMICAS

Si se funde una mezcla de silicatos alcalinos y silicato cálcico o de plomo y se deja enfriar, se obtiene una sustancia amorfa y transparente llamada vidrio.

Considerando las materias primas necesarias para la obtención de este amplio tipo de materiales, ya que se extienden desde los vidrios convencionales basados en los sistemas generales de composición: Na20- CaO- Si02 y Na20- B20 3-Si02 hasta los de tipo vitrocerámico que se formulan principalmente en sistemas del tipo: LizO- Ah03- Si02,CaO- MgO- Ab03- Si02 ••• Entre estos hay una amplia gama de productos vítreos como son los esmaltes (capas vítreas sobre soportes de metales), vidriados (capas vítreas sobre soportes de tipo cerámico), que se obtienen a partir de vidrios enfriados bruscamente enagua por una operación denominada "fritado ó quenching" dando lugar a vidrios en polvo que se denominan "fritas".

Las materias primas utilizadas para fabricarlo son la arena, la Creta o carbonato cálcico y el carbonato o sulfato sódico:



Na2CO3 + SiO2→ Na2SiO3 + CO2

CaCO3 + SiO2→ CaSiO3 + CO2

2SiO2 +CO3Na2+CaCO3 →SiO3Na2+SiO3Ca+2CO2

El vidrio, cuyas propiedades dependen de la composición que tenga, se puede clasificar en vidrios sódicos, formados por silicato sódico y silicato cálcico, que son bastantes fusibles y se emplean para las ventanas, vasos, etc ; vidrios potásicos mezcla de silicato cálcico y potásico, que apenas son atacados por los reactivos y se utilizan para fabricar aparatos de óptica y material químico; y cristales, constituidos por silicatos de plomo y silicatos alcalinos, que son más blandos, pesados, fusibles y refringentes que los demás vidrios.

MEZCLA Y FUSIÓN

Después de una cuidadosa medida y preparación, las materias primas se mezclan y se someten a una fusión inicial antes de aplicarles todo el calor necesario para la vitrificación. En el pasado, la fusión se efectuaba en recipientes de arcilla (barro) que se calentaban en hornos alimentados con madera o carbón. Todavía hoy se utilizan recipientes de arcilla refractaria, que contienen entre 0,5 y 1,5 toneladas de vidrio, cuando se necesitan cantidades relativamente pequeñas de vidrio para trabajarlo a mano. En las industrias modernas, la mayor parte del vidrio se funde en grandes calderos, introducidos por primera vez en 1872. Estos calderos pueden contener más de 1.000 toneladas de vidrio y se calientan con gas, fuel-oil o electricidad. Las materias primas se introducen de forma continua por una abertura situada en un extremo del caldero y el vidrio fundido, afinado y templado, sale por el otro extremo. En unos grandes crisoles o cámaras de retención, el vidrio fundido se lleva a la temperatura a la que puede ser trabajado y, a continuación, la masa vítrea se transfiere a las máquinas de moldeo.

El vidrio se fabrica a partir de una mezcla compleja de compuestos vitrificantes, como sílice, fundentes, como los álcalis, y estabilizantes, como la cal. Estas materias primas se cargan en el horno de cubeta (de producción continua) por medio de una tolva. El horno se calienta con quemadores de gas o petróleo. La llama debe alcanzar una temperatura suficiente, y para ello el aire de combustión se calienta en unos recuperadores construidos con ladrillos refractarios antes de que llegue a los quemadores. El horno tiene dos recuperadores cuyas funciones cambian cada veinte minutos: uno se calienta por contacto con los gases ardientes mientras el otro proporciona el calor acumulado al aire de combustión. La mezcla se funde (zona de fusión) a unos 1.500 °C y



avanza hacia la zona de enfriamiento, donde tiene lugar el recocido. En el otro extremo del horno se alcanza una temperatura de 1.200 a 800 °C. Al vidrio así obtenido se le da forma por laminación (como en el esquema) o por otro método.

4.- PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS:

PROPIEDADES FÍSICAS

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. EJEMPLO: Óxido de cobalto Rojo azuladoÓxido ferroso Azul Óxido férrico AmarilloTEXTURA: 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 limpiarPESO: El peso en los vidrios difiere de acuerdo a su composición de los vidrios típicos según su uso.

PROPIEDADES QUÍMICAS

Propiedades del vidrio común son una función tanto de la naturaleza de las materias primas como de la composición química del producto obtenido. Esta composición química se suele representar en forma de porcentajes en peso de los óxidos más estables a temperatura ambiente de cada uno de los elementos químicos que lo forman. Las composiciones de los vidrios silicatos sódicos más utilizados se sitúan dentro de los límites que se establecen en la tabla adjunta.

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.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.

Hoy sabemos que 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 y a una reestructuración de las moléculas dentro de la matriz vítrea. Pero, ¿de qué están formadas las arcillas que les permite hacer todo eso? Las arcillas son silicoaluminatos complejos. Un silicoaluminato es un compuesto hecho con silicio y aluminio, que se forma cuando la sílice modifica su superficie por la interacción con iones aluminato, intercambiando iones Si(OH)-4 por iones Al(OH)-4, como se ilustra en la figura 1. Se pueden intercambiar unos por otros porque son muy parecidos entre sí. El Al(OH)-4



tiene una carga negativa y cuatro grupos OH, igual que el Si(OH)-4. Además, el silicio y el aluminio son de un tamaño similar. Con el tiempo estos compuestos reaccionan y forman sales solubles con los iones alcalinos (Na, Li, y K) y alcalinotérreos (Be, Mg y Ca), cambiando así la estructura de los silicoaluminatos originales. El aluminio puede estar rodeado por 4 o 6 átomos de oxígeno, y puede tener carga +3 o +4. Imaginemos un silicato donde uno de los átomos de Si+4 está sustituido por un ion Al+3.

Figura 1. Estructura del silicoaluminato en una arcilla.

Como la carga global tiene que ser la misma y el silicio tiene cuatro mientras que el aluminio tiene tres, se une un K+1 o un Li+1 y resuelve el problema. En la figura 2 aparece un dibujo de la estructura de las arcillas con y sin metales. En la figura 2(a) vemos que hay dos tipos diferentes de capas. En la parte de abajo encontramos una capa de silicio, en medio una de aluminio y a continuación otra de silicio, con sus respectivos oxígenos cada una, por supuesto. Es claro que el aluminio cambió la forma de la arcilla. En la figura 2(b) la situación es similar, salvo que en ésta se indica la posición que toman los átomos de potasio (K). Si seguimos buscando diferencias, veremos que en la arcilla que carece de metales (figura 2(a)) aparecen moléculas de agua (H2O) entre capas de silicio. Por eso se dice que todos estos minerales tienen la propiedad de absorber agua, lo que también contribuye a que las estructuras sean más anchas porque, como puedes ver, la de la figura 2(a) mide entre 9.6 y 21.4 Å, dependiendo de la cantidad de agua que haya absorbido, mientras que la de la figura 2(b) mide 10 Å. Estos cambios en la estructura de la arcilla.


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Figura 2. Estructura cristalina de arcillas. a) Sin metales alcalinos (montmorillonita). b) Con metales alcalinos y alcalinotérreos (illita).

En la sílice, la unidad estructural fundamental es un tetraedro de SiO4, es decir, un átomo de silicio rodeado siempre por cuatro átomos de oxígeno (figura 3). Las fuerzas que mantienen unidos a estos átomos comprenden enlaces iónicos y covalentes, lo cual provoca que la fuerza del enlace sea muy grande. Si pensamos en tetraedros de sílice juntos, unos rodeando a otros, tendríamos una combinación de tetraedros de sílice (con sus respectivos oxígenos) orientados al azar. En un cristal como el de la figura 4(a) los átomos siguen un patrón estricto de orientación que se repite n veces, siempre de la misma manera. En un vidrio, los enlaces Si-O-Si no tienen una orientación determinada (figura 4 (b)); la distancia de separación entre los átomos de Si y O no es homogénea, las unidades tetraédricas no se repiten con regularidad y el compuesto está desordenado. A esta última se le conoce como sílice amorfa, mientras que a la ordenada se le conoce como sílice cristalina, y ambas se utilizan en la fabricación del vidrio. El cuarzo (figura 5), es un ejemplo de sílice cristalina muy empleada en esta manufactura.

Figura 3. Tetraedro de silicio rodeado de cuatro átomos de oxígeno.


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Figura 4. Representación gráfica de las diferencias estructurales entre un cristal (a) y un vidrio (b).

Figura 5. Estructura cristalina regular de cuarzo.

Con las arcillas se hacen los vidrios, y como existe una gran variedad, el vidrio que obtengamos dependerá de la arcilla que escojamos, razón por la cual se necesita conocer muy bien las materias primas. Esto lo saben los señores vidrieros, y por eso han aprendido que la caolinita (figura 6) es el grupo de minerales de arcilla más sencillo, su estructura básica 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.

Figura 6. Estructura de la caolinita.

También hay impurezas que ocupan sitios intersticiales, o dicho de otra manera, tienen iones que están mal acomodados. El efecto de las impurezas depende de su naturaleza, de la proporción en que se encuentran, del tamaño y de la forma de los granos de la arcilla, y de las condiciones de reacción, incluyendo la temperatura alcanzada, la duración del calentamiento y los efectos de algunas otras sustancias presentes. Cuando estas impurezas son compuestos de hierro, por ejemplo, el color de la arcilla cambia, y aparecen eflorescencias de colores en la superficie del material seco y manchas negras o grises. También se modifican las propiedades refractarias. El óxido férrico es altamente refractario cuando se encuentra en una atmósfera oxidante; en una reductora actúa como fundente. La diferencia entre las dos situaciones es que en la primera el


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hierro pierde electrones, mientras que en la segunda los gana. Esta disparidad puede cambiar radicalmente las propiedades de la materia prima necesaria para hacer un vidrio. Las impurezas nos pueden ayudar a su manufactura, lo importante es saberlas escoger y manejar.

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. Esto resulta interesante si pensamos que el carbono es la base fundamental de la vida en nuestro planeta. Si son tan parecidos, ¿por qué no existe vida en la Tierra basada en la química del silicio?, y ¿por qué no podemos utilizar el carbono para fabricar vidrio? La razón radica en 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 que son importantes en la química de la vida. Es precisamente esta afinidad con el oxígeno lo que lo hace útil e indispensable en la formación del vidrio.

5.- MATERIA PRIMA:

Por muchas de sus características (dureza, resistencia, conservación de la forma, etc.), el vidrio puede considerarse como un cuerpo sólido, pero posee también otras propiedades (isotropía, estructura no ordenada, etc.) características del estado líquido. Se conocen diversos compuestos capaces de originar por enfriamiento sustancias en estado vítreo; las más importantes de las cuales son: la sílice (Sio2) y los silicatos, el anhídrido bórico (B2O3) y los boratos, el anhídrido fosfórico (P2O5) y los fosfatos.

Estas sustancias son líquidos viscosos en estado fundido que al enfriarse conservan la disposición caótica de sus moléculas, lo que explica su isotropía. No poseen punto de solidificación definido, sino que al bajarles progresivamente la temperatura van aumentando su consistencia hasta convertirse en sólidos. Los vidrios comerciales son una mezcla de sales y óxidos inorgánicos, entre los cuales la sílice constituye a menudo el principal componente. Ésta, junto al anhídrido bórico y el anhídrido fosfórico, son los vitrificadores. Otros óxidos y algunas sales (Na2O, K2O, carbonatos) sirven de fundentes, facilitando la fusión de la sílice. Los estabilizadores impiden la solubilidad de los vidrios a base de sílice y álcalis. Finalmente se añaden otras sustancias para obtener vidrios con características determinadas (coloreados, con propiedades ópticas, vidrios especiales, etc.). Según su composición, los vidrios pueden tener características muy diversas, tanto en sus propiedades ópticas (índice de refracción, color, etc.), como en sus propiedades mecánicas y térmicas.

La arena rica en oxido de silicio es la principal materia prima en la elaboración del vidrio. Este óxido representa el elemento formador de la estructura del vidrio. La arena de estas características tiene una temperatura de fusión demasiada alta por la cual no se utiliza sola en la obtención del vidrio.

Para bajar la temperatura de fusión de la arena se le adiciona un segundo componente que es la soda. La soda baja el punto de fusión desde 1710°C para la arena, hasta 1530°C para la mezcla de



los dos. El vidrio que resulta de esta mezcla presenta la desventaja soluble en el agua: se requiere pues adicionarle un tercer componente que elimine del vidrio esta solubilidad; para ello se emplea la caliza, la cual aporta el óxido de calcio que actúa como estabilizador.

En síntesis, las materias primas empleadas en la elaboración del vidrio son las siguientes:

1. arena hasta un 35% del total de la mezcla

2. soda hasta un 12% del total de la mezcla

3. caliza hasta un 15% del total de la mezcla

4. casco hasta un 45% del total de la mezcla

MINERALES PESADOS CONTAMINANTES DE ARENAS USADAS EN LAFABRICACIÓN DE VIDRIO

MineralFórmula

Anfíboles Metasilicatos con grupos OH y F

ArizonÍta(Ti03)FeS

Casiterita Sn02

Circón Si04Zr

Corindón Ab03

Cromita CrZ04 (Fe,Mg)

Distena Ab03. Si02

Epidota Caz (Fe,Al)AbSi3On(OH)

Espinela MgO. Ab03

Goethita FeO.OH

Ilmenita FeO. Ti02

Magnetita FeO. Fe203

Olivino MgO. FeO. SiOz

Pirita S2Fe

Piroxenos Metasilicatos de elementos M2+

Rutilo Ti02



Titanita CaO. Ti02• Si02

Topacio AbSi04(F,OH)2

Turmalina N aF3(AlFMOH)4/(B03)1Si60 18

Zoisita Ca2AbSh012(OH)

6.- DIAGRAMA DE FLUJO PARA SU OBTENCIÓN:

(MATERIA PRIMA)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



7.- CLASES DE VIDRIO:

Vidrio soluble y vidrio sodocálcico

El vidrio de elevado contenido en sodio que puede disolverse en agua para formar un líquido viscoso se denomina vidrio soluble y se emplea como barniz ignífugo en ciertos objetos y como sellador. La mayor parte del vidrio producido presenta una elevada concentración de sodio y calcio en su composición; se conoce como vidrio sodocálcico y se utiliza para fabricar botellas, cristalerías de mesa, bombillas (focos), vidrios de ventana y vidrios laminados.

Vidrio al plomo

El vidrio fino empleado para cristalerías de mesa y conocido como cristal es el resultado de fórmulas que combinan silicato de potasio con óxido de plomo. El vidrio al plomo es pesado y refracta más la luz, por lo que resulta apropiado para lentes o prismas y para bisutería. Como el plomo absorbe la radiación de alta energía, el vidrio al plomo se utiliza en pantallas para proteger al personal de las instalaciones nucleares.

Vidrio de boro silicato

Este vidrio contiene bórax entre sus ingredientes fundamentales, junto con sílice y álcali. Destaca por su durabilidad y resistencia a los ataques químicos y las altas temperaturas, por lo que se utiliza mucho en utensilios de cocina, aparatos de laboratorio y equipos para procesos químicos.

Vidrio soplado

Fabricación artesanal de recipientes de vidrio soplado. A la izquierda se aprecia una silla con un soporte para la caña de soplar. Conseguida la forma en bruto, se pellizca el material con unas pinzas para dar la forma final al vidrio fundido.

Vidrio tensionado

Es posible añadir tensiones de modo artificial para dar resistencia a un artículo de vidrio. Como el vidrio se rompe como resultado de esfuerzos de tracción que se originan con un mínimo arañazo de la superficie, la compresión de ésta aumenta el esfuerzo de tracción que puede soportar el vidrio antes de que se produzca la ruptura. Un método llamado temple térmico comprime la superficie calentando el vidrio casi hasta el punto de reblandecimiento y enfriándolo rápidamente con un chorro de aire o por inmersión en un líquido. La superficie se endurece de inmediato, y la posterior contracción del interior del vidrio, que se enfría con más lentitud, tira de ella y la comprime. Con este método pueden obtenerse compresiones de superficie de hasta 24.000 N/cm2 en piezas gruesas de vidrio. También se han desarrollado métodos químicos de reforzamiento en los que se altera la composición o la estructura de la superficie del vidrio mediante intercambio iónico. Este método permite alcanzar una resistencia superior a los 70.000 N/cm2.



Tipos de vidrio comercial

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

Vidrio de ventana

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 (véase Vidrio (arte): 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 rasurado 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.

Vidrio de placa

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 Gabaón (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 (véase Operaciones de acabado). 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.

Vidrios Antifuego:Su acción es preventiva y tienen la función de evitar la propagación del fuego para permitir la evacuación segura de un edificio ante un siniestro,facilita, con condiciones más seguras, la acción de los bomberos para combatir el fuego. Cada aplicación específica tiene preestablecida por códigos la resistencia mínima al fuego en minutos. Los mismos, además de satisfacer distintos grados de resistencia contra el fuego desde ( 30 a 120 minutos )

Botellas y recipientes

Las botellas, tarros y otros recipientes de vidrio se fabrican mediante un proceso automático que combina el prensado (para formar el extremo abierto) y el soplado (para formar el cuerpo hueco del recipiente). En una máquina típica para soplar botellas, se deja caer vidrio fundido en un molde estrecho invertido y se presiona con un chorro de aire hacia el extremo inferior del molde, que corresponde al cuello de la botella terminada. Después, un desviador desciende sobre la parte superior del molde, y un chorro de aire que viene desde abajo y pasa por el cuello da la primera forma a la botella. Esta botella a medio formar se sujeta por el cuello, se invierte y se pasa a un segundo molde de acabado, en la que otro chorro de aire le da sus dimensiones finales. En otro tipo de máquina que se utiliza para recipientes de boca ancha, se prensa el vidrio en un molde con un pistón antes de soplarlo en un molde de acabado. Los tarros de poco fondo, como los empleados para cosméticos, son prensados sin más.

Vidrio óptico

La mayoría de las lentes que se utilizan en gafas (anteojos), microscopios, telescopios, cámaras y otros instrumentos ópticos se fabrican con vidrio óptico (Véase Óptica). 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.

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 foto cromático 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.

Vitrocerámica

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.

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.

Otros tipos de vidrio

Los paveses de vidrio son bloques de construcción huecos, con nervios o dibujos en los lados, que se pueden unir con argamasa y utilizarse en paredes exteriores o tabiques internos.

La espuma de vidrio, empleada en flotadores o como aislante, se fabrica añadiendo un agente espumante al vidrio triturado y calentando la mezcla hasta el punto de reblandecimiento. El agente espumante libera un gas que produce una multitud de pequeñas burbujas dentro del vidrio.

El vidrio láser es vidrio dopado con un pequeño porcentaje de óxido de neodimio, y es capaz de emitir luz láser si se monta en un dispositivo adecuado y se ‘bombea’ con luz ordinaria. Está considerado como una buena fuente láser por la relativa facilidad con que pueden obtenerse pedazos grandes y homogéneos de este vidrio.

Vidrio soluble, compuesto de silicato de sodio (o potasio), incoloro y de aspecto vidrioso, de fórmula Na2SiO3 (véase Vidrio; Silicio). Es soluble en agua y alcohol, y se emplea comercialmente como cemento, para fabricar hormigón y como capa protectora en materiales ignífugos. También



se utiliza en la elaboración de jabones y detergentes sintéticos y en procesos de refinado del petróleo. La disolución de vidrio soluble también se utiliza para conservar huevos y madera.

Silicio, de símbolo Si, es un elemento semimetálico, el segundo elemento más común en la Tierra después del oxígeno. Su número atómico es 14 y pertenece al grupo 14 de la tabla periódica. Fue aislado por primera vez de sus compuestos en 1823 por el químico sueco

8.- Maquinaria o Maquinaria que se utiliza en el proceso:

IDENTIFICACION DE HERRAMIENTAS (MAQUINARIA):La maquinaria es industrial para su mayor capacidad y aguante, usamos mezcladoras las cuales consisten en ingresar ingredientes y lo que hacen es mezclarlos ingredientes elegidos, también esta los calentadores como su nombre lo dice es calentar la mezcla, moldeadores consisten en darle forma al producto, los enfriadores también como su nombre lo dice es enfriar el producto, las bandas transporta doras sirven para colocar de un lugar a otro desplazándose el producto. También están las cortadoras las cuales consisten en cortar el producto en la forma que quieras obtener tu producto, montacargas para llevar el producto a un lugares pacificado sin dañarlo y tener mayor agarre en cuanto al producto.

LIMITES DE PROCESO: Todo proceso tiene un límite, en este proceso tenemos al inicio una mezclador a la cual lo que ella haces es juntar los ingredientes, después viene lo que es un calentador para darle forma espesa y es pasada a un moldeador para darle la forma que tú quieras u ocupes, y sigue la máquina de enfriado para darle la dureza al producto en este caso sería el vidrio, junto con ella está unida la banda transportador a la cual lleva de un lugar a otro fácilmente y sin riesgo. Esta otro calentador para darle más espeso al vidrio y bajo de ella esta otra banda transportadora que llevara el vidrio caliente a otra máquina de enfriado esa lanza aire frio, después a la lleva a otra máquina la cual consiste en cortar el vidrio y por ultimo esta otra banda transportadora donde llevara al vidrio a una mesas donde se acomodaran y un montacargas llevara a un lugar para ser acomodados, y estarán listos para transportarlos al lugar deseado.

DUEÑOS DEL PROCESO: Los trabajadores son una parte fundamental para las empresas, ellos elaboran el producto para que salga a la venta correctamente, los trabajadores en este empresa hacen un papel importante el primer trabajador está supervisando que la maquina moldeadora para que no se pare y está checando si la mezcla sale con la forma desea da .El otro trabajador está trabajando con un robot él se encarga de recoger el vidrio dañado (sin grietas) después de salir de la maquina enfriadora, el otro trabajador se en carga de supervisar el vidrio después de la que salen del calentador y también su función es que cuando el vidrio salga de la máquina de cortar el acomodara los vidrios en el carrito para ser transportados en el montacargas.



9.- Uso y Aplicación

Infinidad de avances tecnológicos, y por tanto científicos, se deben al desarrollo de objetos construidos con vidrio. Sus propiedades tanto químicas como ópticas permitieron desarrollar numerosos experimentos claves en la historia de la ciencia, como ser el cultivo de microbios en probetas de cuello de cisne realizado por Pasteur, o el tubo de rayos catódicos, comienzo de la física de partículas.

El vidrio en la ciencia, es muy útil para el desarrollo de cultivo de bacterias, por ejemplo en la investigación y desarrollo de antibióticos.

La aplicación en las distintas clases de lentes es uno de los usos más extendidos del vidrio, sobre todo como aparatos de medición para la ciencia.



Los espejos son otra de las aplicaciones importantes del vidrio. Además de sus usos comunes, aparatos como los telescopios de reflexión y los generadores de rayos láser los llevan en su mecanismo.

También el desarrollo de vidrios especiales mejoró la investigación científica, proporcionando elementos para trabajar en experiencias específicas, con necesidades particulares. Tres vidrios que se pueden mencionar como de uso en la investigación son:

• Pyrex: Más resistente a los cambios de temperatura que otros vidrios.• Vidrio Uviol: Transparente a la radiación ultravioleta, a la que el común de los vidrios es opaco. Sirve para experiencias de óptica o cuando se necesite el paso de la luz ultravioleta hacia el contenido del recipiente.

• Vidrio neutro de Jena: Resistente a los reactivos.

10.- IMPACTO AMBIENTAL:

EFECTO INVERNADERO

Así como nuestra ropa nos abriga, y retiene nuestro calor corporal, una variedad de gases disueltos en la atmósfera, retienen el calor de nuestro mundo. La luz es un fenómeno electromagnético, que puede darse de variadas formas sin dejar de ser lo mismo; el calor es también "luz", llamado radiación infrarroja; cuando hablamos de ultravioleta, el color azul, microondas o señal de radio, estamos hablando de lo mismo. El vidrio es una sustancia transparente, pero no para todas las variedades de radiación. Por ejemplo ofrece una cierta resistencia al paso del infrarrojo dependiendo del material.

En la tierra, la mayor parte de la luz que llega es visible, en un invernadero de vidrio la luz entra, y calienta el interior; ahora lo que era luz se transformó en calor, pero como el vidrio es opaco al calor radiante, este queda atrapado; por eso se calienta tanto



un automóvil cerrado al sol: la luz entra, se transforma en calor, y no puede salir. El vapor de agua de la atmósfera, y principalmente el dióxido de carbono (CO2) actúan como los vidrios de un invernadero. Sin este abrigo nuestra tierra sería tan fría como los -30°c en promedio de Marte, que por casi carecer de efecto invernadero sufre una amplitud térmica de 50°c. Por otro lado, si abrigáramos demasiado la Tierra, podríamos llegar a sufrir los 425°c de Venus, producidos principalmente por su efecto de invernadero más que por su proximidad al Sol.

EL RECICLAJE DEL VIDRIO

Hoy en día la protección del medioambiente lleva implícita las palabras "recuperación" y/o "reciclado". Los países industrializados son grandes productores de desechos que no se pueden destruir de una manera sencilla y rápida. Los altos costos de eliminación de residuos obligan a los gobiernos a tomar medidas encaminadas a minimizar esos residuos y reducir su dependencia de las materias primas.

El vidrio es un material que por sus características es fácilmente recuperable. Concretamente el envase de vidrio es 100 % reciclable, es decir, que a partir de un envase utilizado, puede fabricarse uno nuevo que puede tener las mismas características del primero. Está facilidad de reutilización del vidrio abre un amplio abanico de posibilidades para que la sociedad y las administraciones afectadas puedan auto gestionarse de una manera fácil su medioambiente.

El vidrio: un recipiente natural

Las cualidades medioambientales del vidrio no pasan desapercibidas a los consumidores. Según una encuesta del Centro de Envase del Vidrio, nueve de cada diez españoles prefiere los envases de vidrio porque son reciclables y preservan el medio ambiente.

Asimismo, el 85% de los encuestados considera que un envase de vidrio evoca una alimentación sana y más equilibrada. Ese mismo porcentaje estima que ese envase evoca una calidad mayor.

Natural De todos los envases existentes en el mercado, los de vidrio son los que más contribuyen a la conservación del medio ambiente, por las siguientes razones:

El vidrio forma parte de la naturaleza, no es consecuencia de ninguna manipulación. Procede de una materia prima abundante. Su extracción es sencilla y no contaminante. Su degradación química y erosión física son muy lentas y no liberan ningún tipo de

sustancias extrañas. Para su fusión se pude emplear cualquier tipo de energía.

Multiuso

El vidrio ha conseguido combinar las dos principales exigencias de los envases de una sociedad comprometida con la ecología: reutilizable o para un solo uso. Ambas son complementarias y conjuntamente responden a las necesidades que del envasado exige cada uno de los usuarios o consumidores.



Fácilmente reciclable. Cuando el consumidor opta por no reutilizar los envases, el mejor modo de no contaminar

el entorno y de eliminar la cantidad de basuras acumuladas es el reciclado. El vidrio consigue un reciclado idóneo, porque: Aprovecha íntegramente la materia, de modo que se reduce la extracción de más materias

primas. Mantiene todas sus cualidades tras el reciclado. Siempre es reciclable. Ahorra energía en el proceso de fabricación de nuevos envases

Como se recicla

El reciclado del vidrio se completa en la siguiente cadena:

Recogida del vidrio depositado en los contenedores especiales, iglúes.

Traslado a las plantas de tratamiento, situadas en zonas próximas a las fábricas Allí se limpia el vidrio de cualquier impureza (etiquetas, tapas, etc.). Una vez limpio, se traslada a un molino donde se tritura. El resultado de este proceso es el casco o calcín.

Convertido el casco en materia prima, se traslada a las fábricas de envases de vidrio. El calcín se mezcla con arena, sosa, caliza y otros componentes y se funde a 1.500 grados centígrados, aproximadamente. Una vez fundido, el vidrio debe ser homogeneizado hasta obtener una masa en estado líquido: la gota de vidrio. Esta gota se lleva al molde, que dará forma al envase. Estos envases tienen las mismas características que los originales.

11.- CONCLUSIONES

El vidrio fundido es maleable y se le puede dar formas, en frio es tallado y abajas temperaturas es quebradizo, lo cual es muy útil para el arte.

La industria ha tomado el vidrio como sin fin de aplicaciones, las cuales son muy útiles en la vida diaria.

El principal componente del vidrio es Silicio (Si). Ambientalmente el vidrio es uno de los compuestos que son más benéficos para nuestro

ecosistema, ya que su fácil reciclamiento nos ayuda área provecharlo los recursos naturales para su obtención

12.- BIBLIOGRAFÍA:

Enciclopedia Encarta 2001 www.peldar.com www.greenpeace.com/glass/recycle Química 11 Edición Norma


http://www.greenpeace.com/glass/recycle

http://www.peldar.com/

Proceso Industrial de Vidrio

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