EL VIDRIO

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL FACULTAD DE INGENIERIA EN CIENCIAS DE LA TIERRA

INGENIERÍA CIVIL

EL VIDRIO EN LA INGENIERÍA CIVIL. NOMBRES: LOOR MORÁN CHRISTIAN SANTOS RODRIGUEZ ARIANA PEOVA REINOSO MIGUEL QUINANCELA CRIOLLA JOSÉ PONCE PINEDA HENRY AVILA PEÑAFIEL LISSETTE

MATERIA: MATERIALES DE LA INGENIERÍA CIVIL

PROFESOR: ING. GASTON PROAÑO.

AYUDANTE: GREGORY VERA

PARALELO: 1 2do TÉRMINO 2012-2013

El vidrio en la ingeniería civil

EL VIDRIO EN LA INGENIERÍA CIVIL OBJETIVOS

-Conocer la importancia del vidrio dentro de la ingeniería civil -Saber las aplicaciones del vidrio como material de construcción. - Identificar las propiedades del material a estudiarse. - Reconocer las normas ecuatorianas que forman parte del vidrio.

INTRODUCCION

El vidrio es un cuerpo sólido, transparente y frágil que proviene de la fusión a 1.200 ºC de una arena silícea mezclada con potasa o sosa. A temperatura ordinaria constituye una masa amorfa, dura, frágil y sonora. Por lo general es transparente, aunque también puede ser incoloro u opaco, y su color varía según los ingredientes de la hornada. Es sustancia amorfa fabricada sobre todo a partir de sílice (SiO2) fundida a altas temperaturas con boratos o fosfatos. También se encuentra en la naturaleza, por ejemplo en la obsidiana, un material volcánico, o en los enigmáticos objetos conocidos como tectitas. El vidrio es una sustancia amorfa porque no es ni un sólido ni un líquido, sino que se halla en un estado vítreo en el que las unidades moleculares, aunque están dispuestas de forma desordenada, tienen suficiente cohesión para presentar rigidez mecánica. El vidrio se enfría hasta solidificarse sin que se produzca cristalización; el calentamiento puede devolverle su forma líquida. Suele ser transparente, pero también puede ser traslúcido u opaco. Su color varía según los ingredientes empleados en su fabricación. El vidrio, junto con el acero y el hormigón, es uno de los materiales más empleados en la construcción, siendo ya utilizado en época de los romanos como elemento de lujo en el cubrimiento de huecos de fachada. Sus propiedades únicas le han convertido en un material prácticamente imprescindible en la iluminación de interiores y su enorme versatilidad le ha permitido adaptarse a innumerables aplicaciones. Los sistemas que emplean el vidrio como soporte principal son incontables y disponen de las más diversas tipologías. Estas poseen un abanico de posibilidades y usos que van desde la iluminación, ocultación o aislamiento a otros más sofisticadas como la retroproyección, ventanas electrocrómicas ( llamadas ventanas inteligentes) o la fluorescencia. Es importante obtener una visión general del material antes de centrarnos en aspectos más concretos del mismo. El vidrio es un material versátil que puede ser elaborado por infinidad de formulaciones distintas, aún así, la base de las mismas no se aleja demasiado de 1


las primeras fórmulas empleadas en el antiguo Egipto. Es por ello que la mayoría de los vidrios presentará propiedades semejantes, sin embargo, en las últimas décadas se vienen elaborando productos a los que se añaden diferentes compuestos o se emplean diferentes compuestos o diferentes tratamientos para obtener las características deseadas, resistencia a determinados esfuerzos, como lo es al fuego o a la rotura, etc.

EL VIDRIO Definición.El vidrio es un material inorgánico duro, frágil, transparente y amorfo que se encuentra en la naturaleza aunque también puede ser producido por el hombre. 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. El vidrio se obtiene a unos 1.500 °C de arena de sílice (SiO2), carbonato de sodio (Na2CO3) y caliza (CaCO (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.

Botella de vidrio coloreado

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HISTORIA DEL VIDRIO Nuestros antepasados usaban la obsidiana, un vidrio natural, desde hace más de 75.000 años para elaborar cuchillos y puntas de flecha. El vidrio en la antigüedad Plinio el Viejo (siglo I), en su Historia Natural, cuenta que unos mercaderes que se dirigían hacia Egipto para vender natrón (carbonato de sodio), se detuvieron para cenar a orillas del río Belus, en Fenicia. Como no había piedras para colocar sus ollas, decidieron utilizar algunos trozos de natrón. Calentaron sus alimentos, comieron y se dispusieron a dormir. A la mañana siguiente vieron asombrados que las piedras se habían fundido y habían reaccionado con la arena para producir un material duro y brillante, el vidrio. En realidad, el hombre aprendió a fabricar el vidrio muchísimo tiempo antes en forma de esmaltes vitrificados, la fayenza. Hay cuentas de collares y restos de cerámica elaborados fayenza en tumbas del periodo predinástico de Egipto, en las culturas Naqada (35003200 a. C.) Los primeros objetos de vidrio que se fabricaron fueron cuentas de collar o abalorios. Es probable que fueran artesanos asiáticos los que establecieron la manufactura del vidrio en Egipto, de donde proceden las primeras vasijas producidas durante el reinado de Tutmosis III (1504-1450 a. C.). La fabricación del vidrio floreció en Egipto y Mesopotamia hasta el 1200 a. C. y posteriormente cesó casi por completo durante varios siglos. Egipto produjo un vidrio claro, que contenía sílice pura; lo coloreaban de azul y verde. Durante la época helenística Egipto se convirtió en el principal proveedor de objetos de vidrio de las cortes reales. Sin embargo, fue en las costas fenicias donde se desarrolló el importante descubrimiento del vidrio soplado en el siglo I a.C. Durante la época romana la manufactura del vidrio se extendió por el Imperio, desde Roma hasta Alemania. En esta época se descubrió que añadiendo óxido de manganeso se podía aclarar el vidrio.

La obsidiana es un vidrio natural. Originaria de minerales fundidos que no se recristalizaron al enfriarse después de su erupción.

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EL VIDRIO EN LA EDAD MEDIA El vidrio en los países islámicos, entre los siglos VIII y XIV, tuvo su auge en el Oriente Próximo. La antigua tradición Sasánida de tallado del vidrio fue continuada por los artesanos musulmanes que realizaron vasijas decoradas en altorrelieve, muchas con motivos animales, y con vidrio incoloro de gran calidad con diseños tallados a la rueda. La técnica de esmaltado al fuego y la del dorado incrementaron las posibilidades decorativas, destacando los artesanos vidrieros de Alepo y Damasco. De Egipto proviene el descubrimiento de coloraciones vidriadas con brillantes efectos metálicos, tanto en cerámica como en vidrio. Las lámparas de las mezquitas y otras vasijas de uso cotidiano se pintaron con motivos geométricos propios del islam. Sus formas y decoraciones influyeron en la producción occidental posterior, destacando las de Venecia y España. En el norte de Europa y Gran Bretaña continuaron produciendo objetos utilitarios de vidrio. El vidrio común tipo Waldglas (del alemán, „vidrio del bosque‟) continuó fabricándose en Europa hasta la era moderna. Sin embargo, la producción más importante en este material durante la edad media fueron los mosaicos de vidrio en la Europa mediterránea y las vidrieras en la zona del norte. Los mosaicos se hacían con teselas de vidrio, que se cortaban de bloques de vidrio. En documentos del siglo VI se hace referencia a vidrieras en las iglesias, aunque los primeros ejemplares conservados datan del siglo XI. Las más apreciadas se elaboraron durante los siglos XIII y XIV, principalmente en Francia e Inglaterra. El vidrio se coloreaba o se laminaba ya coloreado añadiendo óxidos metálicos a la mezcla, y después se cortaba. Los detalles se pintaban sobre el cristal con un esmalte. Las piezas se sujetaban con varillas de plomo en una estructura de hierro. El arte de la fabricación de vidrieras decayó a finales del renacimiento aunque volvió a recuperarse en el siglo XIX.

Vasija de vidrio egipcio

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DEL RENACIMIENTO AL SIGLO XVIII El cristal veneciano El «cristal veneciano» más antiguo conocido data del siglo XV, aunque el vidrio ya se fabricaba en Venecia desde el siglo X. Con centro en la isla de Murano, los venecianos dominaron el mercado europeo hasta el año 1700. La contribución más importante fue la elaboración de un vidrio sódico duro y refinado muy dúctil. Conocido como «cristallo», era incoloro, de gran transparencia, muy semejante al cristal de roca. También se hacían en cristal coloreado y opaco. Hacia finales del siglo XVI los vasijas se hicieron más ligeras y delicadas. Desarrollaron un tipo de filigrana de vidrio que sería muy imitada. Consistía en incorporar hebras de vidrio blanco opaco dentro de un cristal transparente, que producía el efecto de un encaje. También en Murano surgieron muchos estilos diferentes para lámparas de cristal, aunque fue la factoría de Nevers, en Francia, la que adquirió mayor fama durante el siglo XVII. La práctica del grabado al diamante, técnica de los artesanos holandeses del siglo XVII, lograba elaborados diseños. Los fabricantes de vidrio de Europa intentaron copiar las técnicas y decoraciones de los venecianos. La información se difundió con el libro El arte del vidrio (1612) de Antonio Neri, y también por los sopladores de vidrio venecianos, pues aunque una ley prohibía a los artesanos vidrieros abandonar Venecia y divulgar los secretos de su arte, muchos se instalaron en otros países europeos. Cada país desarrolló sus imitaciones. La influencia italiana declinó en el siglo XVII, al surgir en Alemania e Inglaterra nuevos métodos para la fabricación de vidrio.

VIDRIO Y CRISTAL Suele ser habitual la confusión entre vidrio y cristal. Ambos materiales pueden tener la misma composición, sin embargo poseen una ordenación diferente de su estructura atómica. Mientras que en el cristal los átomos permanecen ordenados, en el vidrio estos se presentan de forma desordenada, dando lugar a lo que llamaríamos un material amorfo. Esta es la representación esquematizada de la diferencia estructural entre vidrio y cristal:

Estructura regular propia de los cristales

estructura amorfa propia de los vidrios

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El vidrio podría ser considerado como un cristal falto de terminación. Se ha comprobado como las mismas materias primas, tratadas con diferentes procesos de enfriamiento y calor, pueden dar lugar a cristal o a vidrio, en función del tiempo de enfriado. En la naturaleza es más corriente encontrar cristales, producidos por procesos lentos de enfriamiento del magma. Si, en mitad del proceso de cristalización, enfriamos la materia fundida a alta velocidad, los átomos quedarían como congelados, otorgando a la estructura el desorden característico del vidrio. LA HIPÓTESIS DEL LIQUIDO SUBENFRIADO Son numerosas las definiciones que se han dado del vidrio a lo largo del tiempo, sin embargo, la más polémica es la que cataloga al material como un líquido subenfriado. Los líquidos subenfriados son aquellos que permanecen estables por debajo del punto de fusión. En el caso del vidrio, aunque no presentaría un punto definido de fusión, este quedaría como “congelado” antes de convertirse en un auténtico sólido cristalino. El comportamiento se asemeja mucho al de cualquier líquido. Presenta cierta transparencia, su estructura es amorfa, reduce su viscosidad en función de la temperatura, etc. Sin embargo, no puede ser considerado un líquido al uso. El vidrio podría ser definido más claramente como un líquido con una viscosidad tan alta que le proporcionaría un aspecto de sólido, sin serlo. La hipótesis se sostiene gracias al hecho experimental de obtener un cuerpo cristalino, claramente sólido, a través de un vidrio; calentándolo hasta llegar a estado líquido y posteriormente enfriándolo. Siendo, este último proceso, mucho más lento y cuidadoso que en la fabricación del vidrio. En consecuencia la diferencia entre el vidrio y los materiales cristalizados sería el proceso de enfriamiento del mismo. Sin embargo, tan sólo unos pocos óxidos son capaces de realizar el fenómeno de la vitrificación. SÓLIDO AMORFO

Ópalo es considerado un sólido amorfo

Algunas voces críticas con la hipótesis del líquido subenfriado, se aferran a sus propiedades sólidas para enclavan en ese estado a la materia vítrea. La dureza y el comportamiento frente a los esfuerzos abalan esta teoría. En principio, y sin atender a su estructura o propiedades isotrópicas, el sentido común nos lleva a pensar en lo correcto de la misma.

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No negando definitivamente la hipótesis del líquido subenfriado, los partidarios de definir al vidrio como sólido amorfo, basan su teoría en tachar de falsa la creencia de que el vidrio pueda fluir. Ambas teorías suelen admitir sin reservas el desorden de los átomos, sin embargo, discrepan en la rigidez de la unión de los mismos. Mientras que la primera afirma que los átomos permanecerían unidos con una rigidez relativa, que les permitiría fluir al paso de larguísimos periodos de tiempo, la segunda considera suficientemente rígida la unión para no catalogarlo como fluido. Incluso admitiendo que en un tiempo sumamente prolongado el vidrio pudiese cambiar de forma, consideran ese tiempo demasiado largo como para admitir su fluidez. EL ESTADO VITREO Aceptando la hipótesis del líquido subenfriado, el estado vítreo sería considerado un estado metaestable al que si aplicamos una energía de activación suficiente debería conducir a un estado estable, en este caso el de un sólido cristalino. En general se suele aceptar que, aquellos cuerpos que presenten este estado, deben tener una estructura atómica desordenada. Sin embargo, en muchos casos se observa un orden desordenado, es decir, grupos ordenados que se encuentran distribuidos en el espacio de forma aleatoria. Los cuerpos en estado vítreo se caracterizan por presentar un aspecto sólido con cierta dureza y rigidez y que ante esfuerzos externos moderados se deforman de manera generalmente elástica. Sin embargo, al igual que en los líquidos, estos cuerpos son ópticamente isótropos transparentes a la mayor parte de espectro electromagnético de radiación visible. Cuando se estudia se estructura interna a través de medios como la difracción de rayos x, da lugar a bandas de dirección difusas similares a las de los líquidos. Si se calientan, su viscosidad va disminuyendo paulatinamente como la mayor parte de los líquidos hasta alcanzar valores que permiten su deformación bajo la acción de la gravedad, y por ejemplo tomar la forma del recipiente que los contiene como verdaderos líquidos. No obstante, no presentan un punto claramente marcado de transición entre le estado sólido y el líquido o “punto de fusión”.

ESTRUCTURA DEL VIDRIO Pese a todo, todavía no está clara la ordenación de los átomos del vidrio, lo que da a lugar a múltiples teorías. Las más importantes intentaremos desarrollarlas en el siguiente apartado.

Estructura interna del vidrio

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EL RETÍCULO AL AZAR (TEORÍA DE ZACHARIASEN) Es la hipótesis comúnmente aceptada sobre la ordenación atómica del vidrio. Si tomamos como muestra un sólido cristalino formado por SiO2, hallamos en su estructura átomos de silicio rodeados de cuatro átomos de oxígeno, que, al unirlos tomando como vértices cada uno de ellos obtendríamos una figura tetraédrica. En esta hipótesis dicha estructura tetraédrica se mantendría en los vidrios de SiO2, sin embargo, la unión de estas figuras se produciría de forma irregular, dando lugar a una estructura total sin orden aparente. En la figura de la izquierda podemos observar la ordenación de los átomos, representando los de silicio mediante puntos negros y los de oxigeno mediante círculos blancos. El tercer átomo de oxigeno que posee el silicio se encontraría situado por encima del plano de la página. Existen elementos que pueden deformar esta estructura irregular, llegando a modificar las propiedades de la misma. Los más representativos pueden ser: Sodio, Potasio, Litio o Bario. Por el agregado de dichos elementos, la estructura se rompe en varias uniones de silicio-oxigeno-silicio, modificando así las propiedades del vidrio resultante. La estructura se vuelve más discontinua, el vidrio funde a menos temperatura y resulta fácil de manejar. El vidrio resultante es más económico a la hora de la fabricación, sin embargo, estos elementos tienden a emerger hacia la superficie. A estos elementos se les denomina, en el proceso de elaboración del vidrio, fundentes, por su capacidad para reducir la temperatura de fusión. HIPÓTESIS DE LOS CRISTALINOS Lebedev propuso este modelo en 1921, once años antes deque lo hiciera Zachariasen. En él se sostiene la idea de que el vidrio poseería una estructura compuesta por un grupo de cristales unidos entre sí por una masa amorfa. Los cristales serían de composición semejante, en el caso de la sílice: cuarzo, tridimita y cristoblaita. A favor del modelo de Lebedev podemos destacar que puede explicar las discontinuidades que sufren los vidrios en alguna de sus propiedades, como en el índice de refracción en ciclos de calentamiento-enfriamiento y el coeficiente de dilatación térmica. Sin embargo, parece que no son argumentos de peso como para confirmar la hipótesis, dada la escasa aceptación de la misma. Estructura propuesta por Lebedev

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TEORIAS BASADAS EN LA FORMACIÓN DE AGRUPAMIENTOS ATÓMICOS

TEORÍA DE LOS ESTRUCTONES Teoría elaborada por Huggins que pretendía dar explicación a cierta discontinuidad en las curvas de propiedades, como la densidad o volumen, en función de la composición del vidrio. Para ellos supuso la existencia de ciertas partículas a las que llamó estructones. El estructón vendría a ser un agrupamiento de átomos, en el cual estos se rodearían de otros átomos lo más estrechamente posible. Estos átomos ya estarían determinados en cuanto a tipo y número. Posibles estructones: Si (4O), O (2Si), Na (6O). TEORÍA DE LOS VITRONES

vitrón

Partiendo de los tetraedros que forma el silicio con el oxígeno, esta teoría afirma que estos se ordenarían en anillos pentagonales con cinco átomos de silicio en el mismo plano y enlaces de Si-O-Si formando 180º. Los pentágonos se unirían, compartiendo con los tetraedros dos vértices, con otros anillos pentagonales situados en otros planos, tal y como se refleja en la figura. Esta figura se repetiría continuamente dando lugar a un dodecaedro con caras poligonales, formado por 20 tetraedros. A esta figura se le denominaba vitrón.

TEORÍA POLIMEROCRISTALINA En esta hipótesis la estructura del vidrio no poseería un completo desorden, sino que habría cierto grado de ordenación en distintas partes del material. La ordenación podría alterarse desde poder encontrarnos zonas completamente ordenadas hasta zonas de caos más absoluto.

Estructura polimerocristalina

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En vidrios con variedad de componentes, las propias fluctuaciones en la composición podrían propiciar la aparición de zonas con diferente grado de ordenación.

EL COLAPSO ICOSAÉDRICO En los años 50 del siglo XX, el físico Sir Charles Frank, de la Universidad de Bristol, formuló una teoría en la cual los átomos que componen el vidrio se ordenarían formando icosaedros. En dicha teoría se sostenía que estos icosaedros se atascarían formando un patrón casi aleatorio. Esta teoría no pudo ser demostrada.

PROPIEDADES GENERALIZADAS DEL VIDRIO -DENSIDAD: es de 2 500 Kg/m3, lo cual le otorga a un vidrio plano un peso de 2,5 Kg/m2 por cada mm de espesor. -PUNTO DE ABLANDAMIENTO: Aproximadamente 730ºC. -CONDUCTIVIDAD TÉRMICA LAMBDA : 1,05 W/mK. La diferencia para diferentes tipos de vidrio es lo suficientemente pequeña como para considerarla despreciable. -DUREZA: La dureza superficial del vidrio (resistencia a ser rayado) evaluada siguiendo el método de MOHS es de 6,5. Es decir aproximadamente igual al cuarzo. -COEFICIENTE DE DILATACIÓN LINEAL: Es el alargamiento experimentado por la unidad de longitud al variar 1ºC su temperatura. Para el vidrio entre 20 y 220ºC de temperatura, dicho coeficiente es de 9x10-6 . Por ejemplo: un vidrio de 2 000 mm de longitud que incremente su temperatura en 30ºC, sufrirá un alargamiento de 2 000 (9 x 10-6) 30 = 0,54mm -ELASTICIDAD MÓDULO DE YOUNG : es el coeficiente que relaciona el alargamiento D l

que experimenta una barra de vidrio de longitud l y sección S sometida a una fuerza de tracción F Para el vidrio plano: E = 7,3 X 105 Kg/cm2 -COEFICIENTE DE POISSONES: la relación entre la deformación lateral (contracción) y la longitud (alargamiento) cuando se aplica al vidrio un esfuerzo de tracción. En el vidrio común m = 0,22 -RESISTENCIA A LA TRACCIÓN: Varía según la duración de la carga y oscila entre 300 y 700 Kg/cm2Para cargas permanentes, la resistencia a la tracción disminuye en un 40% Resistencia a la CompresiónLa resistencia del vidrio es muy elevada, aproximadamente 10 000 Kg/cm2 -FLEXIÓN Módulo de rotu ra para:

Vidrios recocidos: de 350 a 550 Kg/cm2

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Vidrios templados: de 1 850 a 2 100 Kg/cm2 Módulo de trabajo para:

Vidrio recocido con carga momentánea: 170 Kg/cm2 Vidrio recocido con carga permanente: 60 Kg/cm2 Vidrio templado: 500 Kg/cm2

CA RA CTERÍSTICAS DEL VIDRIO

CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DEL VIDRIO El comportamiento mecánico del vidrio va a depender de factores como la rigidez de las uniones moleculares y fundamentalmente del estado de su superficie. En la superficie de los vidrios se albergar microfisuras que soportan esfuerzos mecánicos. Estos puntos son claves para el comienzo de una rotura del material. Como es imposible eliminar estas fisuras microscópicas, la resistencia real del vidrio quedará por debajo de la que tendría teóricamente. Otra consecuencia de la aparición de este tipo de fisuras es que la rotura de un vidrio siempre se produzca a tracción. Debido a que la resistencia a compresión es muy elevada.

Resistencia a la compresión El vidrio posee una alta resistencia a compresión, tanta que podría considerarse imposible su rotura a este tipo de esfuerzo. Los números se aproximarían a una resistencia de 10.000 Kg/cm 2.

Resistencia a la tracción No es posible dar un valor exacto a la resistencia a tracción de un vidrio, ya que esta dependerá en parte de las microfisuras que tenga en su superficie. (Ver B1 - VI.4 – Durabilidad en el aspecto mecánico). No obstante aquí pondremos valores aproximados. Resistencia para el vidrio templado 1.000 Kg/cm 2 Resistencia para el vidrio recocido 400 Kg/cm 2

Resistencia a la flexión La carga a flexión se descompone en una carga a tracción y otra a compresión. Debido a que la resistencia del vidrio a tracción siempre será menor que la resistencia a compresión y en consecuencia el vidrio romperá por este esfuerzo, la resistencia a flexión será semejante a la de tracción. Resistencia para el vidrio templado 1.000 Kg/cm 2 Resistencia para el vidrio recocido sin defectos visibles 400 Kg/cm 2

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Tensiones de trabajo admisibles A continuación se expone una tabla con las tensiones de trabajo admisibles en función de la posición del vidrio, la tipología del mismo, así como el tipo de tensión o ambiente

Tensiones de trabajo admisibles

Otras características mecánicas y físicas En esta tabla podemos apreciar distintas características físicas, mecánicas o de transmisión del calor que pueden sernos útiles:

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La densidad del vidrio es de 2 500 Kg/m3, lo cual le otorga a un vidrio plano un peso de 2,5 Kg/m2 por cada mm de espesor. CARACTERÍSTICAS TÉRMICAS DEL VIDRIO

DILATACIÓN LINEAL Para averiguar la dilatación lineal de un material, es decir, el alargamiento que tendrá lugar en función de la temperatura aplicada, es necesario tener en cuenta el coeficiente de dilatación. En el caso del vidrio, este estaría en 9x10 -6. Este coeficiente sería aplicable en el intervalo de temperaturas comprendido entre los 20 y los 300 ºC. Para el cálculo consideraríamos la temperatura en grados centígrados y los metros de longitud expresado en milímetros. Ejemplo: Para un vidrio cuya longitud principal fuese de 1,5 metros y fuese calentado a una temperatura de 40 ºC, este calentamiento provocaría un alargamiento de: 1500 x 9x10-6 x 40 = 0,54 A continuación expondremos una comparativa, de coeficientes de dilatación, entre los distintos materiales:

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EMISIVIDAD Es una característica perteneciente a la superficie de los cuerpos. Cuanto más baja, menor es la transferencia de calor por radiación. La emisividad normal (εn) del vidrio ronda los 0,89. COEFICIENTES DE INTERCAMBIO SUPERFICIAL Para averiguar la cantidad de calor transmitida a través de un metro cuadrado en una hora, es necesario aplicar ciertos coeficientes. Estos coeficientes variarán en función del mecanismo de transmisión: Coeficiente de conducción (λ/e) Coeficiente de convección (hc) Coeficiente de radiación (hr) Para obtener el flujo de calor aplicamos estas fórmulas: Por conducción q = (λ/e) · (t1 - t2) Por convección q = hc · (t1 - t2) Por radiación q = hr · (t1 - t2) En las que: q = flujo de calor entre la superficie de dos cuerpos por m2 y hora (λ/e), hc, hr = coeficiente en función del mecanismo de transmisión (t1 - t2) = diferencia de temperaturas entre los dos puntos tomados

DURABILIDAD RESISTENCIA AL AGUA

Curva de resistencia

El agua puede atacar al vidrio disolviendo ciertos componentes y reduciendo así su masa. La intensidad del ataque dependerá de: la temperatura, el tiempo de contacto, la composición del vidrio, la agitación y el estado de la superficie. Cuando el vidrio se encuentra a temperatura ambiente la erosión es insignificante, la pérdida de masa es prácticamente nula aun sumergiéndolo en agua durante días. Sin embargo al aumentar la temperatura la intensidad del ataque aumenta tal y como figura en el siguiente gráfico de la izquierda.

RESISTENCIA A LOS AGENTES ATMOSFÉRICOS El vidrio es un material que tiene una gran durabilidad respecto a la acción de agentes atmosféricos. La abrasión puede provocar que el vidrio se manche o se elimine el revestimiento. No es común, pero si posible, que la arena que transporta el viento ocasione daños mayores. El agua dulce y limpia no es un elemento relevante a la hora de dañar al vidrio, no al menos en temperatura ambiente, pero la exposición a lluvia ácida puede causar algún

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efecto negativo a largo plazo. El agua que se genera por condensación puede afectar a la superficie del vidrio. Este tipo de gotas de agua da a lugar a una disolución concentrada de NaOH que ataca al vidrio. Es importante, por ello, evitar en lo posible la condensación. -CARGA DE VIENTO Y NIEVE Es necesaria cierta información básica para poder calcular el espesor mínimo para que soporte este tipo de cargas. Las cargas que ha de soportar el vidrio a causa del viento derivan de la velocidad básica (valor característico de velocidad media del viento en un periodo de 10 minutos en una zona con unas características determinadas), así como de los factores que afectan a la manera en la que el viento aplica la carga sobre el edificio.

ATAQUE PROVOCADO POR LA EJECUCIÓN EN OBRA

Ventanas de vidrio

La mayoría de los casos de vidrio dañado se debe a este apartado. Una mala ejecución, manipulación o colocación del mismo en obra e incluso posteriores reparaciones. Al finalizar la ejecución se pueden encontrar partículas de cemento o yeso pegadas sobre la superficie del vidrio. Su limpieza con espátulas o con paños que tengan alguna arenisca, puede provocar cierta abrasión. Los productos alcalinos pueden atacar a la composición química del vidrio. Los alcalinos pueden encontrarse en cementos y por lo tanto la contaminación durante la construcción puede ocasionar daños si no se retira de inmediato. El agua que escurre de los ladrillos también podría tener ciertos componentes alcalinos que afectarían al vidrio provocando estrías sobre la superficie.

FACTORES QUE AFECTAN A LA DURABILIDAD -Tamaño Cuanto más grande sea la superficie del vidrio, más posibilidades de encontrar una microfisura y, por lo tanto, más posibilidades de quiebro. -Velocidad de carga mecánica El vidrio soporta con mucha más facilidad una carga aplicada a alta velocidad que la misma carga aplicada durante un periodo prolongado de tiempo. El vidrio sufre de corrosión por tensión. En la punta de la microfisura puede haber una reacción con el

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medio ambiente. La humedad del aire reaccionaría con el sodio y marcaría más la hendidura, provocando una mayor concentración de tensiones y, en definitiva, aumentando el riesgo de producirse una rotura. -Estado de tensión Cuando el vidrio posee agujeros y marcas, se crean aéreas en donde la tensión es mayor bajo carga y en las cuales se puede producir la rotura del material. -Cambios de temperatura Al vidrio le afecta desfavorablemente el cambio brusco de temperatura. Sin embargo, no le afectan tanto las altas como bajas temperaturas, siempre que el cambio entre ambas se produzca de forma escalonada y en la totalidad de la superficie vidriada. Un amanecer con ángulo bajo puede calentar antes el centro que los bordes del vidrio, así como la sombra proyectada por saliente puede mantener fría una zona y caliente otra. Esta diferencia de temperatura supone un factor crítico. El vidrio caliente intenta expandirse mientras que el frío mantiene su posición. Debido a ello se pueden generar tensiones en los bordes que producirían rajaduras. Estas rajaduras tienden a expandirse por toda la superficie del vidrio. Un vidrio con templado térmico evita problemas de cambios en las temperaturas. -Terminaciones de superficies y bordes Las terminaciones superficiales pueden producir variaciones en la frecuencia de la producción de microfisuras. Los bordes del vidrio suelen dañarse de forma más habitual y pueden llevar a concentraciones de tensión. CARACTERÍSTICAS ACÚSTICAS DEL VIDRIO El aislamiento acústico total de un cerramiento es prácticamente equivalente a la parte peor aislada del mismo. Las ventanas suelen ser un punto conflictivo dentro de este apartado, ya que generalmente suelen otorgar aislamientos menores que otro tipo de elementos constructivos. Es importante saber que el ruido puede entrar por cualquier parte de la carpintería, tan solo una parte débil de la misma puede arruinar el aislamiento del conjunto. Un vidrio de mayor grosor proporcionará mayor aislamiento acústico, sin embargo, este aumento del aislamiento no se produce de forma importante, ya que duplicando el grosor no alcanzaríamos una atenuación de ruido mayor de 4 dB. Otro inconveniente, en el aspecto del aislamiento acústico, es que normalmente se utilizan espesores que poseen una frecuencia de resonancia recayente en la banda audible, lo que reduce su eficacia como aislante. -Factores que afectan al aislamiento acústico del vidrio Espesor de los vidrios usados: Como ya hemos indicado anteriormente, este sería un aspecto a considerar para aumentar el aislamiento. Esta tabla nos indica el aumento del aislamiento en función del espesor en un vidrio común:

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Espesor (mm)

4

5

6

8

10

12

Peso (Kg/m )

10

12,5

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20

25

30

Aislamiento al ruido de tráfico (dBA)

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28

29

30

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32

2

15

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37,5 47,5 33

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CARACTERÍSTICAS ÓPTICAS La radiacion solar que llega a la superficie del planeta se constituye por un 3% de rayos ultravioleta (UV), un 55% de infrarrojos (RI) y un 42% de la luz visible. Cada tipo de rayos se corresponde en una horquilla de longitudes de onda. UV (entre 0,28 y 0,38), RI (entre 0,78 a 2,5) y luz visible (entre 0,38 y 0,78). La distribución energética de la radiación solar global, en funcion de la longitud de onda entre 0,3 y 2,5 ƒÊm, para una su perficie perpendicular a dicha radiacion, se representa en la curva siguiente:

Al llegar estas radiaciones al vidrio se producen tres fenómenos que describiremos a continuación. Estos son la reflexión, la absorción y la transmisión. LA TRANSMISIÓN La transmisión es aquella radiación que el vidrio no refleja ni absorbe y pasa de largo sin ser afectada. Es recomendable la obtención de vidrios con un alto grado de transmisión. Esto permitiría la mejor iluminación de la estancia con una menor superficie de acristalamiento, ya que la zona acristalada generalmente es la peor aislada del edificio. Por ello se escogen vidrios que transmitan alrededor de un 89% de la radiación solar incidente. El vidrio deja pasar la mayoría de los rayos infrarrojos de onda corta, sin embargo, es más opaco para aquellos de onda larga. Es por ello que se produce el llamado efecto invernadero.

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La radiación de onda larga es vuelta a irradiar por los objetos del interior del acristalamiento en forma de onda larga que queda atrapada generando el calor. LA ABSORCIÓN Parte de la energía transmitida por el sol al vidrio, es absorbida por éste. Esta absorción provoca el respectivo aumento de temperatura del material y la reemisión de esa energía tanto al exterior como al interior de la estancia. Este reemisión, dependerá de las condiciones ambientales y del tratamiento del vidrio. LA REFLEXIÓN Es aquella parte de radiación que es reflejada por el vidrio. A menudo puede ser deseable aumentar esta propiedad por diversos motivos estéticos o por el ya mencionado efecto invernadero. Para ello emplearíamos un revestimiento metálico en una de sus caras. A estos vidrios se les denomina vidrios reflectivos o con “coarting”.

EL FACTOR SOLAR El factor solar es la cantidad de energía que traspasa del exterior hasta el interior de la estancia a través del vidrio. Es decir, la energía que llega por transmisión directa sumada a la reemisión interior producida tras la absorción de la radiación por parte del vidrio. Para garantizar una buena protección solar se deben tener en cuenta tres factores: · Se ha de disminuir el aporte energético del Sol (Factor solar mínimo) · Utilizar vidrios que transmitan la menor cantidad de calor del exterior al interior (Bajo coeficiente U) · Garantizar la transmisión lumínica adecuada.

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PRODUCCIÓN Y FABRICACIÓN DEL VIDRIO

MATERIAS PRIMAS

El cuidado de las materias primas es fundamental en el proceso de fabricación del vidrio. Ya que nos determinará las propiedades del mismo, tanto mecánicas como estéticas. Por lo tanto se requiere tener en cuenta ciertos aspectos esenciales con respecto a la elección y utilización de dichas materias: - Será necesario suministrar al horno cantidades suficientes y de forma continua, para evitar el apagado y encendido del mismo. - Las calidades de los materiales deberán ajustarse a las especificaciones requeridas para cada tipo de vidrio. - Se deberá mantener los costes de producción. Si atendemos únicamente al proceso de fabricación, las mejores materias primas serían aquellas que: - Faciliten el manejo de la mezcla - Reduzcan la temperatura de fusión, permitiendo ahorro energético. - Aumentan la velocidad de fusión, aumentando en consecuencia el ritmo de producción. - Reduzcan las pérdidas y disminuyan la erosión de los refractarios del horno.

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Para la fabricación de vidrio se requieren diversas materias primas en diferentes grados de pureza en función de la tipología de vidrio a realizar. No obstante, podemos destacar los componentes más comunes: - Arena silícea y cuarzo - Carbonato de Sodio - Feldespato potásico - Calizas y calizas dolomíticas - Casco de vidrio (vidrio reciclado) El estudio de las diferentes tipologías y usos de estas materias primas nos llevara a una mejor comprensión del material. Es por ello que dedicaremos los siguientes apartados a desglosar las diferentes aplicaciones de cada una de ellas.

CL AS IFICAC IÓN

Si atendemos al origen de las materias primas, estas podrán clasificarse en: - Origen Mineral: Arena, cuarzo, caliza, dolomita, feldespatos, fluorita, boratos naturales, etc. - Origen Químico: Carbonatos de sodio, bórax, colorantes, etc. - Casco de vidrio: Vidrio reciclado. Puede ser interno o externo. - Materias primas secundarias: Escorias, fundentes, vitrificantes y estabilizantes. En cambio, si nos fijamos más en la proporción en cuanto al producto final, hablaríamos de: - Componentes principales: Aquellos cuya proporción sobre el producto finales superior al 1-2% y cumplen funciones de formadores y modificadores de la red. Sílice, alúmina, óxidos de calcio, magnesio, sodio, etc. - Componentes minoritarios: Cuando entran en pequeñas cantidades, sea cual sea su propósito. Afinantes, colorantes, oxidantes, reductores, opacificantes, etc. Sin embargo la clasificación que más nos interesa es aquella que los divide en grupos en función de su tipología o su uso en el proceso de fabricación:

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El objetivo de los fundentes es le de disminuir el punto de fusión de la sílice y hacer posible la formación del vidrio a temperaturas más bajas. El objetivo de los afinantes es eliminar las burbujas que se forman debido a los gases ocluidos como el aire y el vapor de agua o aquellos que proceden de la descomposición de las materias primas como los carbonatos y nitratos. Los colorantes tienen por objetivo darle el color al vidrio, este proceso se lo realiza en el momento de la fundición. En la siguiente tabla se muestran algunos compuestos colorantes:

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EL CASCO DE VIDRIO ( VIDRIO RECICLADO) Es la materia prima en auge en el proceso de elaboración del vidrio, ya que presenta ventajas tan notorias como la reutilización completa de un residuo, la disminución del consumo de otras materias primas de origen primario o la reducción del consumo de energía. Además de poder ser fundido en todo tipo de hornos que emplea la industria para el resto de los materiales.

-Ventajas sobre otras materias primas

El casco de vidrio tiene la misma composición que el vidrio a fabricar, las mismas materias primas etc. Con la salvedad que el proceso químico de fusión de las mismas ya se ha producido y que presenta un 20% menos de masa equivalente. Todo ello conlleva a utilizar el casco de vidrio en mayor proporción, ya que permitiría una reducción de la energía empleada en la fundición de las materias primas. Se estima que por cada 10% adicional de casco de vidrio empleado en la elaboración del producto final, produciría una disminución de la energía empleada en el horno del 2,5 al 3%. Este punto es muy importante, ya que el consumo energético representa entre un 20 y un 30% del coste total. El ahorro también se produce en la cantidad de materias primas que se aportan al proceso, ya que se calcula que 1 tonelada de vidrio reciclado ahorra 1,2 t de materias primas. Otra ventaja que presenta el empleo de vidrio reciclado es la reducción de emisiones de CO2, SOx, NO x y partículas diversas. Esto es debido a la utilización de una menor cantidad de combustible, menores temperaturas de horno y menores emisiones derivadas de la utilización de combustible fósiles. Otro aspecto a tener en cuenta es la sustitución de carbonatos y sulfatos de diversas materias primas por casco de vidrio, esto evita las reacciones de

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descarbonatación y desulfatación, evitando las emisiones de CO 2 y SOx.

-Inconvenientes Requiere de un sistema de procedimientos y circuitos adecuados de recuperación del casco de vidrio. Estos sistemas están desarrollados para la recogida de vidrio hueco y doméstico, sin embargo queda un largo camino que recorrer para que esta realidad sea efectiva en vidrios planos, empleados en la construcción, pantallas de televisión, monitores, lunas de coches, etc. El consumo de esta materia prima podría llegar incluso al 100% del total. Sin embargo este hecho sólo se produce en el vidrio hueco, ya que no se requieren propiedades específicas del producto final. Esto no ocurre en el sector de la construcción, donde el consumo de casco de vidrio debe estar restringido debido a la necesidad de proporcionar ciertas características concretas a los vidrios utilizados como cerramientos.

COMPOSICION El tipo de vidrio, así como las propiedades que le queramos transmitir, determinará las cantidades de las distintas materias primas que introduciremos en el horno para su fundición. Cualquier tipo de modificación en la dosificación puede proporcionar, al producto final, propiedades completamente distintas. De la misma manera, aun realizándose con proporciones similares, parámetros de fusión diferenciados pueden producir diferentes productos. A continuación expondremos algunas de las formulaciones más comunes en la fabricación del vidrio:

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En el caso del vidrio doméstico, su composición variará en función de si se trata de vidrios sódicocálcicos, cristales al plomo, borosilicatos térmicos, borosilicatos opal blanco o vitrocerámicos.

MEZCLA DE LOS COMPONENTES PREPARACIÓN DE LOS COMPONENTES Una vez calculada la composición del vidrio que vamos a realizar, se emprende la preparación de las materias primas para elaborar la mezcla que posteriormente pasaremos al horno. Para ello, la fábrica dispone de una planta de composición. -Recepción d e las materias prim as:

Hay que tener en cuenta la composición de vidrio que se va a realizar para encargar la tipología y cantidad de materia prima que corresponda a las necesidades. Es importante recibir las materias primas ya purificadas, para evitar realizar esta operación en fábrica. Los camiones con la materia prima descargan en los silos mediante una manguera en la que se aplica aire comprimido. Cada materia prima dispone de un conducto separado por donde asciende hasta la parte superior del depósito. El conducto, que estará marcado con el nombre del material correspondiente, dispondrá de una llave, o dispositivo similar, que evite la mezcla de materia prima en el silo por error de descarga.

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La arena, debido a la gran cantidad de esta que se emplea en la producción, es almacenada aparte y es introducida con palas cargadoras hasta el silo. Nada más llegar el pedido se realizará un control por parte del personal de laboratorio que se encargará de verificar si se trata de los materiales requeridos y comprobará si la pureza y la granulometría se encuentran dentro de los límites. Para determinar si todo esta correcto se realizarán ciertos ensayos y se cotejará los resultados con los datos facilitados por el proveedor.

Es necesario calcular el volumen que ocuparán las materias primas para su almacenamiento, requiriendo para ello la granulometría del material. Este se realizará en silos de hormigón de planta redonda o rectangular.

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Como requisitos imprescindibles a tener en cuenta en la recepción de las materias primas podremos establecer tres: el suministro ininterrumpido de materiales para abastecer el horno, la calidad necesaria para realizar el tipo de vidrio requerido, manteniéndose esta constante, y, por último, la economía, para ahorrar costes de producción en la medida de lo posible. -La planta de co mp osición

La planta de composición, es aquel lugar de la fábrica, aislado del horno y de los otros procesos, donde se encuentra toda la maquinaria y equipos necesarios para realizar el almacenaje, recepción y transporte al horno de la materia prima necesaria en el proceso. Para determinar el tamaño de la planta de composición es necesario un cálculo de la cantidad de materia prima a emplear. Para ello se establece una estimación de consumo en t/día o t/año para cada uno de los componentes. De esta manera se podrá establecer el tamaño de los silos, teniendo en cuenta otros factores como la densidad del propio material o la periodicidad de carga.

LOS CASCOS DE VIDRIO Los vidrios que no cumplen los requisitos de calidad exigibles, o quedan dañados durante el proceso de fabricación, por cualquier motivo, son mandados a la parte inferior de la fábrica donde serán triturados y convertidos en casco de vidrio. Este casco de vidrio pasa por unas cintas transportadoras directamente al silo. En caso de que el silo este lleno, el vidrio será rechazado y amontonado para su posterior uso.

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DOSIFICACIÓN Y PESAJE La dosificación de las materias primas se realiza por pesada, es decir, en proporciones basadas en el peso de cada cantidad de material. Habitualmente se emplean sistemas automatizados para realizar esta labor. Las materias primas son descargadas por los silos, mediante una abertura inferior, sobre unos transportadores vibratorios. Estos transportadores descargan a su vez, esa materia prima, sobre unas tolvas-básculas que serán las encargadas de dosificar la cantidad de material a

PROCESO DE MEZCLADO La materia prima, una vez dosificada, pasa por una cinta transportadora hasta llegar a una nueva tolva, que en este caso sirve de embudo, para ser introducidos finalmente en la mezcladora. Durante el mezclado es importante obtener la mayor homogeneidad posible de la mezcla, para ello se humedece con agua el polvo y se implementa en la mezcladora un sistema de paletas excéntricas. El mezclado dura aproximadamente unos 150 segundos, en caso de superar esta cifra se pueden ocasionar segregaciones. Las mezcladoras deben ser de acero inoxidable y pueden encontrarse de dos tipos, abiertas y cerradas.

Estas últimas serían más recomendables debido a que las abiertas pueden contaminar el ambiente por la emisión de partículas de polvo.

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A continuación podemos observar un esquema del proceso completo de mezclado de las materias primas:

Esquema del proceso de mezclado de las materias primas necesarias para la fabricación del vidrio.

FUSION La fusión es la parte más importantes de todo el proceso de fabricación del vidrio. Las materias primas pasan a formar una masa líquida vítrea que, posteriormente, acabará enfriándose hasta alcanzar el estado final del producto. EL HORNO En este punto dejaremos de hablar del vidrio en general y nos centraremos en el vidrio empleado en la construcción, es decir, el vidrio plano o flotado. El horno utilizado para producir esta clase de vidrio es de llama transversal, es decir, es un horno donde los quemadores aportan el calor desde esta posición. Este tipo de horno, podría definirse como una piscina de vidrio en estado líquido que es calentada mediante unos quemadores situados a ambos lados y en la parte superior. Estos quemadores estarían dispuestos de manera alternativa colocando de 4 a 6 quemadores por lado del horno. La llama de los mismos no tocará la superficie del vidrio. El horno, en sí, se trata de una construcción de planta rectangular coronada por una bóveda y elaborada con ladrillo refractario capaz de resistir las elevadas temperaturas que se encuentran en su interior. A ambos lados de esta se encontrarían unas cámaras regenerativas elaboradas con el mismo material. Los quemadores no actúan todos a la vez, sino que son alternados de tal manera que en ocasiones estarán activos los del lado derecho y, en otras, los del lado izquierdo. Cuando 28


una fila de quemadores está actuando, el gas que se genera por el proceso químico de la fusión es evacuado por unas aberturas que se encuentran en el lado opuesto, lado ahora inactivo. Ese gas caliente pasa por la cámara regenerativa correspondiente a ese lado, calentado las paredes de ladrillo refractario.

Exterior del horno

Cuando el proceso se invierte y es el otro lado de quemadores el que aporta el calor, el nuevo aire necesario para la fusión entrará por esa cámara anteriormente calentada, evitando así la entrada de aire frío al horno.

El proceso Tras ser elaborada la mezcla, esta es transportada a unas tolvas que la depositan gradualmente sobre el horno. La mezcla se funde transformándose en vidrio en estado líquido. Este vidrio no sólo avanza por el horno hacia el exterior mediante el efecto de la gravedad, sino que, también, al ser un fluido, se produce un movimiento de convección producido por la diferencia de temperaturas que existe entre la base del horno, más fría, y la superficie del vidrio líquido, más caliente. Estos movimientos internos de la masa vítrea permiten mejorar la fusión y evitar la aparición de burbujas en el producto final, uno de los principales defectos de producción junto con la diferencia de tensiones generada por el enfriamiento diferenciado.

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Los movimientos rotatorios producidos por la convección de la masa vítrea en estado líquido pueden dividirse en dos. El primero de ellos sería un ciclo de fusión. Las materias primas reaccionarían entre ellas debido al calor y se producirían las principales reacciones químicas. Estas reacciones emiten gases (hasta un 15% de la mezcla se esfuma por la chimenea en forma de gas) y, debido a la viscosidad extrema, tardan mucho tiempo en salir a la superficie por simple gravedad. Sin embargo, en el segundo de los ciclos, o ciclo de refinamiento, el vidrio líquido pasa a ser más homogéneo eliminando, por efecto del movimiento producido por la convección, las partículas de aire que habían quedado ocluidas. La longitud del espacio donde se acaba un ciclo y comienza el siguiente puede ser modificada si se introduce un elemento metálico, refrigerado con agua, que permite acortar o alagar los espacios de fusión o refinamiento en función de la carga que se suministra al horno.

La temperatura que alcanza el interior del horno es de unos 1600 ºC y se aproxima a la temperatura de fusión de las propias paredes de ladrillo refractario. De hecho, si pudiésemos empujar desde dentro esas mismas paredes, tendrían un comportamiento plástico, como un chicle. El vidrio que circula por el interior va erosionándolas y es debido a ello que la vida útil de este tipo de hornos alcance únicamente los 13 años.

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Durante toda esa vida el horno debe de estar en permanente uso durante las 24 horas los 365 días del año. De lo contrario la estabilidad de la construcción se vería seriamente comprometida. Para evitar que esto ocurra el suministro de gas y materias primas ha de ser ininterrumpido y se requieren de depósitos de gas extra por posibles fallos de red. Lo mismo ocurre con motores, generadores eléctricos, etc., que, en muchas ocasiones, deberán de ser colocados por duplicado para que, de esta manera, la cadena de producción jamás quede interrumpida. REACCIONES QUÍMICAS En el momento que las materias primas alcanzan el horno, comienzan a producirse una larga serie de reacciones químicas que darán como resultado el material vidrio, tal y como lo conocemos. En este proceso se producen, tal y como expresa José María Fernández Navarro en El vidrio, “transformaciones cristalinas, evaporación del agua de humedad, deshidratación de las sales hidratadas, disociación de los carbonatos y sulfatos, reacciones entre distintas especies químicas, su fusión y la de los productos de reacción, y su disolución en el fundido que se va formando”. Son numerosísimas las reacciones químicas asociadas a este proceso y variarán en función de la composición de cada uno de los vidrios, en este texto nos centraremos en la composición más habitual de los vidrios planos (el sistema Na2O – CaO - SiO2 - CO2). A continuación enumeraremos las reacciones químicas más representativas clasificándolas por la temperatura en la que se producen:  

600 ºC = Formación del carbonato doble de sodio y calcio [Na2Ca(CO3)2]. < 760 ºC = 3[Na2Ca(CO3)2] + 10 [SiO2] → 2[Na2O.2SiO2] + [Na2O.3CaO.6SiO2] + 6(CO2)

Fusiones peritécticas:  

760 ºC = [Na2O.3CaO.6SiO2] + [Na2O.2SiO2] → [Na2O.2CaO.3SiO2] + liquidus 827-834 ºC = 2Na2O.CaO.3SiO2 + Na2O.2SiO2 → Na2O.2CaO.3SiO2+ liquidus

Fusiones del eutéctico:  

785 ºC = 2CaCO3.3Na2CO3 790 ºC = Na2O.2SiO2-SiO2

Fusiones incongruentes:   

1045 ºC = Na2O.3CaO.6SiO2 1125 ºC = 4Na2O.3CaO.5SiO2 1141 ºC = 2Na2O.CaO.3SiO2

Fusiones congruentes  

1284 ºC = Na2O.2CaO.3SiO2 1450 ºC = Na2O.2CaO.2SiO2

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EL BAÑO MOLDEO POR FLOTACIÓN Tras el proceso de fusión el vidrio pasa a una “piscina” de estaño en estado líquido que se encuentra dentro de una atmosfera protegida formada por hidrógeno y nitrógeno para evitar la oxidación del estaño. La masa de vidrio líquido, aún muy caliente, flota sobre la superficie del estaño, al ser este fluido de densidad diferente. Debido a esta flotación el vidrio realizado plano se le suele conocer con el sobrenombre de vidrio flotado o, en ingles, float. La cara inferior del vidrio obtiene su planicidad por encontrarse en contacto con la superficie plana del estaño y la parte superior por el propio efecto de la gravedad y el calor.

Rueda dentada en el interior de la cámara de baño.

OBTENCIÓN DE DIFERENTES ESPESORES Si dejamos fluir al vidrio por el estaño de manera libre este siempre nos proporcionaría espesores iguales a igual cantidad de tonelaje aportado al horno. Para evitar que esto ocurra, en el caso que queramos realizar vidrios de espesor mayor, se incorpora, durante el proceso de bañado, unos elementos giratorios en forma de rueda dentada que se encargan de aumentar el espesor del vidrio reduciendo el ancho del mismo. Los espesores que se pueden elaborar mediante esta técnica pueden variar entre 1 mm y 12 mm.

ABANDONO DE LA CÁMARA El estaño, a esas temperaturas, se comporta como el mercurio en temperatura ambiente, es decir, presenta una elevada tensión superficial. Esto permite que el vidrio obtenga una gran planicidad y que, a la hora de separar el vidrio de la superficie del estaño, este no arrastre ninguna partícula del metal. Para realizar este procedimiento de separación se emplean tres rodillos que elevan la pieza y la introducen en la cámara contigua para el enfriamiento.

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ENFRIAMIENTO RECOCIDO El vidrio que estaba sometido a una temperatura de unos 1600 ºC en el interior del horno, pasará a los 1000 ºC en la entrada del baño y posteriormente, a su salida, se encontrará a una temperatura de unos 600 ºC. Es en ese momento cuando comienza el proceso de recocido que llevará la temperatura del vidrio de los 600 ºC a temperatura ambiente. Para ello se emplearán diferentes sistemas que irán aumentando en su brusquedad en función de que el vidrio vaya tomando una dureza mayor y permita peor trato. Este enfriamiento se realizará de manera homogénea en toda la superficie del material para evitar las tensiones diferenciales

TENSIONES DIFERENCIALES En el proceso de enfriamiento entran en juego las tensiones que se producen en el material durante la fabricación, de tal forma que, si el vidrio se enfría de manera distinta en alguna de las partes, se generarían tensiones de diferente intensidad que provocarían la rotura de la pieza. Por ello, es importante mantener un enfriamiento, constante y progresivo, que comenzará en ambientes cerrados, es decir, en cámaras, y continuará en atmósfera abierta mediante el uso de ventilación.

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El vidrio puede no presentar problemas a simple vista y haber soportado estas diferentes tensiones en un primer momento, sin embargo, en el momento del corte, este romperá por aquel lugar donde le determinen estas fuerzas de tensión y no por donde debiera hacerlo o por donde le hubiera marcado la máquina. Los vidrios que presentasen estos defectos de fabricación se retirarían a la parte inferior de la fábrica y se procesarían para ser reutilizados. De igual manera se procederá en caso de que alguna de las ruedas que transportan el vidrio durante este proceso marque la superficie del mismo. En este caso se calculará la localización de la pieza que está produciendo estos defectos y se realizarán las reparaciones oportunas.

OTROS PROCESOS DE ENFRIAMIENTO Un enfriamiento brusco provoca una fuerte tensión en el vidrio lo que aumenta su resistencia y otorga propiedades apreciadas para los vidrios de seguridad. Estos procesos dan como resultados vidrios templados o termoendurecidos,

CORTE

El proceso Tras pasar por el proceso de enfriamiento el vidrio está preparado para el corte. No sin antes comprobar su espesor mediante un escáner laser. Para obtener una pieza se deben de realizar dos tipos de cortes: el transversal y el longitudinal. Primeramente se realizará el corte transversal, ya que, hasta el momento, sólo existía una pieza continua de gran longitud. El primer paso es marcar la pieza con una máquina haciendo una pequeña muesca. Este marcado se realiza en las dos direcciones, tanto transversal como longitudinal. Posteriormente el vidrio es golpeado a la altura de la muesca desde la parte inferior separando una pieza de la gran pieza continua. El proceso es similar al corte de las piezas cerámicas. En el momento que esto ocurre las ruedas giratorias que se encuentran transportando el vidrio sufren una aceleración que permite separar una pieza de otra. Tras finalizar el corte transversal, y una vez separado el vidrio en distintas piezas, se procede a la realización del corte longitudinal. Este corte se realiza para mejorar el aspecto de los laterales del vidrio, que, al haber sido moldeados por las ruedas dentadas en el proceso de bañado, han quedado marcados.

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Debido a que en la pieza ya había sido realizada la muesca para el corte, el único paso a realizar será el golpeo de la zona a eliminar, esta vez desde la parte superior. En la fotografía de abajo podemos observar el momento del corte. En la parte inferior, donde cae la pieza sobrante, existe un hueco que hace caer a la pieza hasta el lugar donde será triturado y vuelto a enviar a la producción.

RECEPCION Y ALMACENAJE RECEPCION Antes de que el vidrio llegue al final de la cadena de producción, es rociado con un polvo que evitará el contacto directo con el resto de láminas. Esto facilitará la separación entre ellas. Durante la recepción, la pieza de vidrio, una vez cortada, debe ser puesta en vertical apoyada sobre un caballete o sobre otras piezas ya colocadas en el mismo. Hay numerosos sistemas para la colocación del vidrio. Muchos de ellos emplean ventosas que se adhieren a su superficie y de esta manera logran empujarlo o elevarlo hacia el caballete. Mientras la máquina de colocación actúa, el caballete se va desplazando hacia el exterior para dejar paso a una nueva lámina. Su desplazamiento equivaldrá al espesor de cada una de las piezas.

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ALMACENAJE Es el último proceso antes del enviar el pedido. Cuando todo un caballete está terminado de llenar, un operario se encarga de transportarlo, con la maquinaria adecuada, a la zona de almacenaje, adosada a la fábrica o en el interior de la misma. El resultado final son unas piezas rectangulares de un máximo de 6000 mm x 3210 mm. Estas piezas volverán a sufrir un posterior tratamiento para ser empleadas en sus respectivos usos. Podrán ser laminadas, templadas, cortadas en piezas menores o procesadas de tal manera que satisfagan cada una de las variadas necesidades que puede cubrir el material.

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CONTROL Control de ejecución Durante todo el proceso, los operarios de la sala de control han ido observando las diversas transformaciones que ha sufrido el material. A través de cámaras monitorean cada uno de los pasos que da el vidrio hasta acabar en su estado final. Disponen de ordenadores donde figura el proceso completo y donde se refleja cada uno de los parámetros, como la temperatura o posición de los ruedas dentadas, que son necesarios para realizar un exhaustivo control de la fabricación.

CONTROL DE CALIDAD La fábrica puede disponer de un escáner láser que detecte defectos de fabricación. Estos defectos pueden ser inclusiones sólidas, dentro del material, producidas por gránulos de material refractario o impurezas de la mezcla, gas ocluido provocado por una mala homogeneización de la masa vítrea, defectos de coloración o inclusiones vítreas. En el caso de encontrar graves defectos la pieza de vidrio será desechada y pasará a formar parte del montón de cascotes para su reciclado. El escáner almacenará aquellos posibles defectos que encuentre en cada una de las piezas. Posteriormente, en una elección al azar, se escogerá una pieza como muestra por cada X número de piezas que se realicen durante el proceso de fabricación. El operario de calidad comprobará, preferiblemente con una mesa de luz fluorescente que remarque los defectos, los datos obtenidos por el escáner en el lugar donde este le marque.

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Después de comprobar la veracidad de los mismos y evaluar su gravedad procederá, si es necesario, a informar de esos posibles fallos de fabricación para que queden subsanados.

RESUMEN DEL PROCESO DE FABRICACIÓN Para una mejor comprensión realizaremos un resumen empleando el esquema que puede observarse a continuación y que enumera las partes de la fábrica:

1 – Materias primas: Recepción, preparación y mezcla de las materias primas. Posteriormente la mezcla será llevada a las tolvas que la introducirá en el horno de manera regulada. 2 – Fusión: El horno funde la mezcla formando vidrio en estado líquido. 3 – Baño o flotado: El vidrio flota sobre una “piscina” de estaño líquido dentro de una atmosfera controlada. Aquí toma se produce el moldeo, tomando su planicidad y espesor.

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4 – Recocido: El vidrio se debe enfrían lentamente, para ello se dispone de cámaras cerradas que controlan un enfriamiento progresivo del material. 5 – Transporte: El vidrio circula a través de unas cintas transportadoras al aire libre, terminando así su proceso de enfriamiento. En este punto se comprueba mediante escáner el espesor resultante. 6 – Corte: Se realizan dos cortes, uno transversal que separa la pieza del resto y otro longitudinal que crea un lado más uniforme y elimina las imperfecciones de los bordes propias de la fabricación. 7 – Recepción: La pieza de vidrio ha terminado su proceso de elaboración. Mediante el empleo de maquinaria adecuada esta es elevada y colocada sobre caballetes para su almacenaje. 8 – Almacenaje: Los pedidos son almacenados en un espacio reservado dentro de la fábrica para este propósito. Posteriormente son introducidos en camiones para su transporte.

Proceso de fabricación

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VIDRIOS COMUNES SÍL IC E V ÍTREA

Taza de composición de 96% de sílice

Se denomina sílice a un óxido de silicio de fórmula química SiO 2. Se presenta en estado sólido cristalino bajo diferentes formas enanciotrópicas. Las más conocidas son el cuarzo (la más frecuente y estable a temperatura ambiente), la cristobalita y las tridimitas. Además de estas formas, se han llegado a identificar hasta veintidós fases diferentes, cada una de ellas estable a partir de una temperatura perfectamente determinada. Cuando se calienta el cuarzo lentamente, este va pasando por distintas formas enanciotrópicas hasta alcanzar su punto de fusión a 1.723 °C. A esta temperatura se obtiene un líquido incoloro y muy viscoso que si se enfría con relativa rapidez, se convierte en una sustancia de naturaleza vítrea a la que se suele denominar vidrio de cuarzo. Este vidrio de cuarzo presenta un conjunto de propiedades de gran utilidad y de aplicación en múltiples disciplinas: en la investigación científica, tecnológica, en la vida doméstica y en general en todo tipo de industria. Se destacan como más relevantes las siguientes: 1.

Gran resistencia al ataque por agentes químicos, por lo que es muy utilizado como material de laboratorio. Sólo es atacado, de manera importante a temperatura ambiente, por el ácido fluorhídrico en sus diferentes formas (gaseosa o disolución). A temperaturas superiores a 800 °C reacciona a velocidades apreciables con sales alcalinas o alcalinotérreas, en particular con sales sódicas, tales como el carbonato o el sulfato sódicos.

2.

Si bien su densidad a temperatura ambiente es relativamente alta (2,2 g/cm 3) su coeficiente de dilatación lineal medio a temperaturas inferiores a los 1.000 °C es extremadamente pequeño: se sitúa en 5,1•10 -7 K-1, lo que permite, por ejemplo,

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calentarlo al rojo y sumergirlo bruscamente en agua, sin que se fracture. El número de aplicaciones que esta propiedad suscita es elevado. 3.

Su índice de refracción a la radiación electromagnética visible es 1,4589, lo que le hace apto para instrumentos ópticos en general.

4.

Su resistividad eléctrica es del orden de los 10 20 ohm·cm en condiciones normales lo que le convierte en uno de los mejores aislantes eléctricos conocidos, con todas las aplicaciones que de ello se derivan en la industria moderna.

5.

La absorción de la radiación electromagnética del vidrio de cuarzo muestra una gran transparencia a la luz visible así como en las bandas correspondientes al espectro ultravioleta, lo que le hace especialmente apto para la fabricación de lámparas y otros instrumentos generadores de este tipo de radiación.

Otras propiedades, sin embargo, dificultan su elaboración y utilización. En particular, las siguientes: 1. El punto de fusión de la sílice cristalizada depende de la variedad enanciotrópica que se trate. Para la variedad estable a partir de los 1.470 °C (la α-cristobalita) este es de 1.723 °C. Estas son temperaturas que no pueden alcanzarse fácilmente, salvo en instalaciones muy especializadas. Por esta razón, la fabricación del vidrio de cuarzo ha sido siempre rara y cara. Industrialmente, su producción es bastante limitada si se la compara con otros tipos de vidrio. 2. Su viscosidad en estado vítreo presenta una gran variación con la temperatura, pasando de valores superiores a 10 7 poises (aspecto totalmente sólido) por debajo de los 1.800 °C, a 10 3,5 poises a 2.758 °C (aspecto pastoso y moldeable). 3. Las viscosidades toman valores tan sumamente elevados que deben expresarse como potencias de diez. En general, las viscosidades de los vidrios suelen darse bajo la forma de su logaritmo decimal. Para obtener el vidrio de cuarzo es necesario partir de un cuarzo cristalizado de gran pureza, finamente molido, que se somete a altas temperaturas. El líquido que se obtiene presenta gran cantidad de burbujas diminutas de aire ocluido entre los granos del cuarzo, que le dan un aspecto lechoso, traslúcido, al que se suele denominar gres de cuarzo y cuyas aplicaciones como recipiente resistente al ataque químico o a los cambios bruscos de temperatura son frecuentes. Sin embargo, resulta totalmente inútil para aplicaciones en las que se precise una gran transparencia (lámparas de rayos UVA, lámparas de cuarzo y óptica en general). Para estas últimas es necesario

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que durante el proceso de fusión se puedan desprender esas burbujas gaseosas ocluidas. Para que ese desprendimiento fuera efectivo bajo la presión atmosférica y a una velocidad aplicable industrialmente, se precisaría que el líquido presentara una viscosidad por debajo de los 200 poises, lo que en el caso de la sílice líquida implicaría temperaturas del orden de los 3.600 °C. En la práctica para poder desgasificar el vidrio de sílice se funde el cuarzo a temperaturas próximas a los 2.000 °C en recipientes donde se hace el vacío, complicando mucho la tecnología de su producción y, por consiguiente, encareciendo el producto.

(Según Brückner) Viscosidades Viscosidad de la sílice vitrea Temperatura μ (poises) °C 1.800 107,21 2.000 106,10 2.200 105,21 2.400 104,50 2.600 103,90 2.800 103,40

4. La resistencia a la tracción en estado puro, en condiciones normales y con una superficie perfectamente libre de toda fisura, es de unos 60 kbar. Esta gran resistencia (superior a la del acero) se ve fuertemente disminuida por imperfecciones en la superficie del objeto, por pequeñas que estas sean. 5. Su módulo de Young a 25 °C es de 720 kbar y el de torsión 290 kbar. Cuando se le somete a un esfuerzo de tracción mecánica a temperaturas próximas a la ambiente, se comporta como un cuerpo perfectamente elástico con una función alargamiento/esfuerzo lineal, pero sin prácticamente zona plástica cercana a su límite de rotura. Esta propiedad, unida a la resistencia mecánica a la tracción anteriormente citada, lo convierten en un producto frágil. Al golpearlo, o se deforma elásticamente y su forma no se altera o, si se sobrepasa su límite de elasticidad, se fractura.

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SILICA TO SÓDICO

Vidrio para ventana de silicato de sodio

Las sales más comunes de sodio tienen puntos de fusión por debajo de los 900 °C. Cuando se calienta una mezcla íntima de cuarzo finamente dividido con una sal de estos metales alcalinos, por ejemplo Na 2CO3, a una temperatura superior a los 800 °C se obtiene inicialmente una fusión de la sal alcalina, cuyo líquido rodea a los granos de cuarzo, produciéndose una serie de reacciones que pueden englobarse en la resultante siguiente: SiO2 (s) + Na2CO3 (s)

Na2SiO3 (s) + CO2 (g)

H = -5,12 kcal/mol

Esta reacción, levemente exotérmica, desprende anhídrido carbónico gaseoso -que burbujea entre la masa en fusión- y conduce a un primer silicato sódico, de punto de fusión 1.087 °C. De acuerdo con la termodinámica, la mezcla de dos sustancias de puntos de fusión diferentes presenta un “Punto de Liquidus ”7 que se sitúa entre los de las dos sustancias en contacto. De esta forma la mezcla de la sílice y el silicato sódico formado da lugar a un producto de SiO 2 y silicatos, ya en estado líquido a temperaturas que no sobrepasan los 1.200 °C, lejos de los más de 2.000 °C necesarios para preparar el vidrio de cuarzo. Al producto así obtenido se le da corrientemente el nombre genérico de silicato sódico, si bien con esta denominación se identifica a un conjunto de productos derivados de la fusión del cuarzo con sales sódicas (generalmente carbonatos) en diferentes proporciones de uno y otro componente. Industrialmente se preparan silicatos sódicos con proporciones molares de cada componente situadas entre: 3,90 moles de SiO 2 / 1 mol de Na2O y 1,69 moles de SiO 2 / 1 mol de Na2O Estos silicatos sódicos presentan un aspecto vítreo, transparente y muy quebradizo. Para alcanzar una viscosidad del orden de los 1.000 poises (necesaria para su moldeado) se precisan temperaturas que, en función de su composición, oscilan entre los 1.220 °C para el silicato más rico en SiO 2, y los 900 °C para el más pobre. Son muy solubles en agua:

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entre un 35% y un 50% en peso de silicato, según el contenido en SiO 2. Su falta de rigidez mecánica y su solubilidad en agua les hacen inútiles como sustitutos del vidrio de cuarzo en ninguna de sus aplicaciones. Raramente se presentan en la industria en forma sólida, sino bajo la forma de disolución acuosa. Su solución en agua se utiliza como pegamento cerámico muy eficaz o como materia prima para la producción mediante hidrólisis de gel de sílice , sustancia usada como absorbente de la humedad (torres de secado de gases, etc.) o como componente de ciertos productos tales como neumáticos para vehículos y otras aplicaciones en la industria química. Su producción se realiza en hornos continuos de balsa calentados mediante la combustión de derivados del petróleo y frecuentemente también con energía eléctrica, a temperaturas lo más elevadas posibles (dentro de una cierta rentabilidad) con el fin de aumentar la productividad del horno. Estas temperaturas suelen situarse entre los 1.400 °C y los 1.500 °C. VIDRIOS DE SILICATO SÓDICO

Con el fin de obtener un producto con propiedades similares a las del vidrio de cuarzo a temperaturas alcanzables por medios técnicamente rentables, se produce un vidrio de silicato sódico al que se le añaden otros componentes que le hagan más resistente mecánicamente, inerte a los agentes químicos a temperatura ambiente -muy particularmente al agua- y que guarden su transparencia a la luz, al menos en el espectro visible. Estos componentes son metales alcalinotérreos, en particular magnesio, calcio o bario, además de aluminio y otros elementos en menores cantidades, algunos de los cuales aparecen aportados como impurezas por las materias primas (caso del hierro, el azufre u otros). Las materias primas que se utilizan para la elaboración de vidrios de este tipo se escogen entre aquellas que presenten un menor costo: Para el cuarzo: 

Arenas feldespáticas, de pureza en SiO 2 superior al 95% y con el menor contenido en

componentes férricos posible (entre un 0,15% y 0,01% en términos de Fe 2O3) 

Cuarcitas molidas

Para el sodio: 

Carbonatos sódicos naturales (yacimientos de EE.UU. y África).

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Carbonato sódico sintético, el más utilizado en Europa.

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Sulfato sódico sintético, subproducto de la i ndustria química.

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

Nitrato sódico natural (nitrato de Chile).

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Cloruro sódico o sal común.

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Estos tres últimos, utilizados en pequeñas proporciones, debido al desprendimiento de

gases contaminantes durante la elaboración del vidrio: SOX, NOX, Cl2. Para el Calcio: 

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Calizas naturales. Para el Magnesio: Dolomitas naturales. Para el Bario:

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Sulfato bárico natural (baritina). Para el Aluminio:

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Feldespatos naturales (caolines).

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La producción industrial de este tipo de vidrios se realiza, al igual que en el caso de los silicatos sódicos, en hornos para vidrio, generalmente de balsa, calentados mediante la combustión de derivados del petróleo con apoyo, en muchos casos, de energía eléctrica a temperaturas que oscilan entre los 1.450 °C y los 1.600 °C. En estos hornos se introduce una mezcla en polvo ligeramente humedecida ( 5% de agua) y previamente dosificada de las materias primas ya citadas. Esta mezcla de materias minerales reacciona (a velocidades apreciables y, evidentemente, cuanto mayores mejor) para formar el conjunto de silicatos que, combinados y mezclados, darán lugar a esa sustancia a la que se denomina vidrio com ún .

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

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fundido. En el proceso de Foucault, la lámina de vidrio se estira a través de un bloque refractario ranurado 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 ventana 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 Gobain (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 deseguridad, 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.

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Vidrio de placa

TIPOS DE VIDRIOS EMPLEADOS EN LA CONSTRUCCION Los distintos tipos de vidrios empleados en la construcción tienen muchas aplicaciones y características diferentes de acuerdo al destino que tenga; junto con el hormigón y el acero componen los materiales protagonistas de las construcciones actuales. Vidrios usados en la construcción: 

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Vidrio Templado Vidrio Impreso Templado Vidrio Impreso Templado Vidrio Antirreflejante Doble Acristalamiento Vidrio Laminado Vidrio Laminar Vidrio Serigrafiado Vidrio Contrafuego Vidrio Curvado Vidrio Termo-endurecido Vidrio Moldeado Vitral

Vidrio Templado El templado térmico del vidrio le permite obtener gran resistencia mecánica. La mayoría de los vidrios que se fabrican para seguridad pasan el proceso de temple térmico. En este proceso, las piezas de vidrio ya poseen su forma definitiva antes de ingresar al horno de temple, puesto que después de haber sido templadas, no es posible realizar ningún tipo de corte.

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El proceso de templado se realiza calentando los vidrios a una temperatura un poco más baja que la de ablandamiento y luego se enfrían bruscamente mediante chorros de aire frío por su superficie. Ésto hace que la placa de vidrio quede sometida a fuerzas externas de compresión mientras que internamente aparecen fuerzas de tracción. El templado otorga al vidrio mayor resistencia mecánica y de seguridad pues si llega a la rotura, se parte fragmentándose en pequeños trozos sin astillarse.

Vidrio templado

Vidrio Impreso Templado La aplicación más frecuente es en puertas, cerramientos de duchas y bañeras. También puede destinarse para cerramiento de huecos fijos o practicables donde no se requiere transparencia pero si el paso de la luz, ofreciendo un aspecto decorativo a la estancia. Por lo general se provee con los herrajes adecuados. Los espesores de estos vidrios se encuentran entre 9 y 11 mm.

Vidrio impreso templado

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Vidrio Antirreflectante El vidrio antirreflectante o antirreflejo posee un tratamiento en ambas caras que le permite lograr una textura superficial tal que disminuye la reflexión de la luz sin distorsionar los colores. Al tener sus dos caras tratadas, puede usarse la placa de igual modo en una u otra posición. Por lo general, se usa en el acristalamiento y protección de cuadros.

Vidrio antirreflectante

Doble Acristalamiento Está formado por dos o más lunas separadas entre sí por cámaras de aire deshidratado resultando un eficaz aislante, proporcionando confort térmico pues elimina el efecto pared fría en zonas cercanas al cristal. Tiene la gran ventaja de no condensar, lo que ofrece mejor estética y fácil mantenimiento. La separación entre lunas se define por un perfil metálico entre ellas, en cuyo interior se introduce un producto desecante y se asegura la estanqueidad con doble sellado perimetral; el primero a base de butilo y el segundo con un polisulfuro. Para claraboyas se utiliza el sellado con siliconas. Se fabrica con doble y triple acristalamiento. Puede fabricarse con mayor número de cámaras, según el grado de aislamiento y el destino.

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El sistema de doble acristalamiento es una solución eficaz porque reduce el flujo de energía lumínica, térmica y sonora al atravesar el acristalamiento, así disminuye los coeficientes de trasmisión energética y de ruidos. El doble acristalamiento tiene las siguientes aplicaciones: 

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Ofrece iluminación y visibilidad con confort. Permite resolver acristalamientos con mejores condiciones térmicas, acústicas y ahorro energético. Posee control solar, regulando los aportes energéticos excesivos sin renunciar al aislamiento térmico en épocas invernales o de menor asoleamiento, siendo posible el uso de vidrios de baja emisividad. Disminuye las consecuencias en accidentes domésticos por el empleo de vidrios de seguridad.

Doble acritalamiento

Vidrio Laminado El vidrio laminado se compone de dos o más vidrios simples unidos entre sí mediante láminas plásticas (butiral de polivinilo) que poseen muy buena adherencia, transparencia, resistencia y elasticidad. La lámina de butiral absorbe las radiaciones ultravioletas y ofrece ventajas acústicas pues atenúa el fenómeno de resonancia. Una de las características más relevantes de este tipo de vidrio es su alta resistencia al impacto y la penetración, motivo por el cual se lo utiliza para protección de personas y bienes.

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En caso de rotura, la lámina plástica retiene por adherencia los fragmentos de vidrio, reduciendo así los riesgos de daños en caso de accidente.

Vidrio laminado

Vidrio Laminar Se denomina Vidrio Laminado al formado por dos o más lunas unidas entre sí por una lámina de butiral. En caso de rotura, no se producen desprendimientos, por lo cual está considerado como un vidrio de seguridad.

Vidrio laminar

Vidrios Serigrafiados Los vidrios serigrafiados se fabrican mediante un proceso por el cual se deposita en una de las caras de la plancha esmaltes vitrificables en una o varias capas por el método de serigrafía. Luego se somete al templado quedando la serigrafía formando masa con el vidrio, ya imposible de separar del vidrio e inalterable a los elementos.

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Adquiere las mismas propiedades del vidrio templado normal aunque puede disminuir su resistencia al choque mecánico en función de la superficie esmaltada, el espesor de las capas de esmalte u otras causas ligadas al proceso. Los vidrios serigrafiados pueden combinarse en composiciones de doble acristalamiento y laminados, pudiéndose conseguir acabados traslúcidos y opacos.

Vidrios serigrafiados

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. En la década de 1950 se desarrollaron fibras ópticas que han encontrado muchas aplicaciones en la ciencia, la medicina y la industria. Si se colocan de forma paralela fibras de vidrio de alto índice de refracción separadas por capas delgadas de vidrio de bajo índice de refracción, es posible transmitirimágenes a través de las fibras. Los fibroscopios, que contienen muchos haces flexibles de estas fibras, pueden transmitir imágenes a través de ángulos muy cerrados, lo que facilita la inspección de zonas que suelen ser inaccesibles. Las aplicaciones de la fibra óptica rígida, como lupas, reductores y pantallas también mejoran la visión. Empleadas en combinación con láseres, las fibras ópticas son hoy cruciales para la telefonía de larga distancia y la comunicación entre ordenadores (computadoras). 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. Los vidrios dobles son dos láminas de vidrio de placa o de ventana selladas por los extremos, con un espacio de aire entre ambas. Para su construcción pueden usarse varios tipos de selladores y materiales de separación. Empleados en ventanas, proporcionan un excelente aislamiento térmico y no se empañan aunque haya humedad.

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En la década de 1980 se desarrolló en la Universidad de Florida (Estados Unidos) un método para fabricar grandes estructuras de vidrio sin utilizar altas temperaturas. La técnica, denominada de sol-gel, consiste en mezclar agua con un producto químico como el tetrametoxisilano para fabricar un polímero de óxido de silicio; un aditivo químico reduce la velocidad del proceso de condensación y permite que el polímero se constituya uniformemente. Este método podría resultar útil para fabricar formas grandes y complejas con propiedades específicas. ALGO MAS 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.

RESUMEN DE LOS TIPOS DE VIDRIOS A continuación desmenuzaremos cada tipología agrupándola según un aspecto del material (composición, fabricación o uso). Por su composición quedarían divididos en: 1 – Sódico-cálcicos: Con un contenido de calcio entre el 5 y el 14%. 2 – De Plomo: Contenido de plomo entre el 14 y el 40%. 3 – De Borosilicato: Contenido en boro entre el 5 y el 20%. 4 – De Sílice: Contenido en sílice alrededor del 96%. Por su fabricación se clasificarían en: 1 – Tratados térmicamente: Vidrios que han sido objeto de un tratamiento térmico para mejorar su comportamiento. 2 – Laminados: Vidrio de dos o más lunas unidos por una capa de butiral. 3 – Armados: Vidrios con rejilla metálica incorporada. 4 – Serigrafiados: Se deposita en una de sus caras esmaltes vitrificantes.

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5 – Mateado: Vidrios translucidos de estética satinada. 6 – Curvado: Vidrio con forma curva. 7 – Impreso: Vidrio que posee una de sus dos caras dibujadas en relieve. 8 – Plateados: Espejos. 9 – Moldeado: Vidrios prensados en moldes. 10 – Coloreado: Vidrio al cual se le ha añadido coloración mediante óxidos metálicos. 11 – Esmaltado: Vidrio tratado con una capa de esmalte en su superficie. 12 – Lacado: Vidrio al que se le incorpora una capa de laca. 13 – Con capa: Vidrio con alguna de sus caras tratadas con diferentes capas.

Por su utilización el vidrio puede catalogarse como: 1 – Común: Vidrio empleado comúnmente en el cerramiento de huecos de fachada. 2 – Aislantes: Mejoran el aislamiento, tanto térmico como acústico, del interior que encierran. 3 – Decorativos: Incrementan la estética del local o favorecen una mejor iluminación del mismo. 4 – De seguridad: Aportan cualidades de protección frente a incendios, golpes o rotura del material, en función de la tipología requerida. Por último abordaríamos otros vidrios que debido a su peculiaridad quedarían fuera de las clasificaciones anteriormente descritas: Lana de vidrio, vidrio celular, fibra de vidrio, baldosas pisables. El objetivo final es definir claramente las características de los distintos vidrios que podemos encontrar en el mercado y, de esta manera, ayudarnos a emplear el material aprovechando toda su capacidad versátil. El vidrio es un material en constante evolución. Es, por lo tanto, tarea complicada clasificar todas sus tipologías, presentes o futuras. En este bloque intentaremos abordar esta empresa con la mayor rigurosidad posible. Sin embargo, es probable que ciertas tipologías de nueva implantación o de escasa difusión queden fuera de la clasificación.

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APLICACIONES AP LICA CIONES DE DISTINTOS VIDRIOS DEN TRO DE L A INGE NIERÍA C IVIL

VIDRIO LAMINADO El vidrio laminado se utiliza normalmente cuando hay posibilidades de impacto contra personas o cuando el vidrio podría caer y romperse. Los escaparates de tiendas y parabrisas son de vidrio laminado. La película intermedia de butiral de polivinilo (PVB) también le da al vidrio un mayor aislamiento de sonidos, debido a su efecto aislante; también bloquea un 99% de los rayos UV transmitidos por el sol.

VIDRIO REFORZADO O IMPRESO Las principales ventajas del aluminio GLARE con respecto a su par monolítico son: 

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Mayor tolerancia a daños, sobre todo a impactos y fatiga del metal Mayor resistencia a la corrosión Mayor resistencia al fuego Menor peso específico

Otra importante ventaja del vidrio reforzado es la posibilidad de adaptar el material a diferentes requerimientos por medio de cambios en el diseño y la fabricación, ya sea en el número, tipo o alineación de las capas, otorgando así propiedades mecánicas específicas.

VIDRIO TEMPLADO La propiedad más importante del vidrio templado es su resistencia y su forma de romper. Rompe en pequeños pedazos no cortantes por lo que es empleado como vidrio de seguridad.

Vidrio templado

VIDRIO LAMINADO

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-Aplicaciones: Es empleado como vidrio de seguridad o antirrobo, debido a que los cristales rotos quedan adheridos a la lámina de PVB y es costoso romperlo o atravesarlo, además esta cualidad evita posibles cortes tras la rotura accidental, por lo que es muy usado en zonas propensas al contacto humano. Otra cualidad muy apreciada es su capacidad de aislante acústico. Un vidrio laminado de igual espesor que otro vidrio monolítico presenta una diferencia, en cuanto aislamiento acústico, muy elevada. Debido a la capa de PVB el vidrio laminado filtra el 99% de la radiación ultravioleta. Este tipo de radiación es la causante del envejecimiento y decoloración de ciertos tejidos y deterioro de materiales a los que les afectan los rayos solares.

VIDRIO ARMADO -Aplicaciones: Es empleado como vidrio de seguridad ya que, en caso de rotura, los trozos de vidrio quedarían adheridos a la malla metálica evitando su desprendimiento y los posibles cortes. Es tradicionalmente empleado en edificios públicos, colegios, hospitales, en techos en general o en claraboyas. El vidrio armado suele ser, a su vez, vidrio impreso (ver B4 – III.7 - Vidrio impreso), por lo tanto todas las aplicaciones de decoración, estética, privacidad, etcétera son aplicables a esta tipología. Existe una evidente diferencia de comportamiento del vidrio y el metal frente a temperaturas altas y sus distintas dilataciones, pero esto afecta mínimamente al elemento ya que a causa de su proceso de fabricación el vidrio queda algo separado del metal. En temperas extremas se pueden producir agrietamientos, pero en caso de incendio podría soportar la diferencia térmica que produce la aplicación de agua para la extinción del mismo. Por lo tanto no es raro que el vidrio armado sea empleado como protección antiincendios debido a que se requiere de estabilidad e integridad del elemento durante el mayor tiempo posible para evitar la propagación de las llamas y el vidrio armado mantiene el hueco sellado por más tiempo que otras tipologías. Esta última aplicación es la más apreciada, ya que como vidrio de seguridad antiimpactos existen otras tipologías como el laminado o el templado que cumplen mejor esta función.

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Puerta de vidrio armado contra fuego

SERIGRAFIADOS

-Aplicaciones: Este tipo de vidrio tiene aplicaciones estéticas, de creación de ambientes y diseños. Las posibilidades de formas y colores son ilimitadas, por lo que da mucha libertad de creación al proyectista. Otra aplicación, no menos interesante, es la de prestar servicio al control lumínico y solar de la estancia que encierra. Esto dependerá de la intensidad del esmalte aplicado. El vidrio serigrafiado también puede proporcionar una visión del exterior y, a la vez, mantener la privacidad de las personas que se encuentren en el interior.

Pared de vidrio serigrafiado

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VIDRIO MATEADO Debido a su propiedad translúcida es utilizado en zonas donde se requiere algo de intimidad como es el caso de puertas y ventanas de cuarto de baño o aseo, dormitorios, etc.

VIDRIOS CURVOS -Aplicaciones: Es frecuente su uso en exteriores, fachadas, bóvedas, escaparates, ascensores acristalados, puertas rotativas, etc. En interiores su uso en menos común, pudiéndolo encontrar en elementos singulares de escaleras, en muebles, en escaparates frigoríficos, mamparas, etc.

VIDRIO LACADO -Aplicaciones: Su uso es prácticamente restringido a la decoración, siendo su colocación habitual en paredes interiores, en mobiliario de todo tipo y cualquier revestimiento en general. En ocasiones, como podemos observar en la fotografía superior derecha, se emplea como sustituto del azulejo cerámico en cocinas.

Vidrio lacado

PROTECCIÓN CONTRA ATAQUES DE ARMAS DE FUEGO Aplicaciones Son aquellos que resisten el disparo de una bala. Especialmente indicado para comercios como joyerías o en bancos.

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VIDRIO PISABLE -Aplicaciones: Es empleado para iluminar zonas oscuras cuando la luz natural de muros verticales es imposible, en escaleras, centros comerciales, discotecas y lugares de ocio o en recintos de exposición y museos.

Escalera de vidrio pisable

SISTEMA DE DOBLE VIDRIADO HERMÉTICO (DVH) Diferentes us os

El sistema de DVH puede ser empleado en infinidad de usos ya que se le pueden agregar la mayoría de tipologías descritas en el bloque 4. Sin embargo, aquí detallaremos los usos más representativos.

Como aislante térmico: Es el uso principal del DVH. El objetivo fundamental, cuando se pretende aislar térmicamente, consiste en reducir al máximo el coeficiente U. Para poder seleccionar un sistema de doble vidriado que proporcione el aislamiento requerido, con un coeficiente U bajo y un nivel de aportación solar controlado, es necesario tomar en consideración los factores siguientes: a) Ancho de la cámara: En principio, a mayor ancho de cámara mayor aislamiento térmico, sin embargo esta premisa se ve truncada por el factor de convección. Cuando el espesor de la cámara aumenta demasiado el coeficiente de transmisión calórica (U) aumenta, es decir, deja pasar la energía en mayor proporción. b) Gas situado en la cámara: Para reducir ese mencionado factor de convección y aumentar así el aislamiento, se puede sustituir el aire interior por otro tipo de gases como el Argón, el Criptón o el Xenón.

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c) Aportación solar : En verano, o en zonas cálidas, se debe cuidar la cantidad de calor que es aportado por el Sol al interior del edificio. Para ello, la solución más empleada es la implantación de vidrios de control solar . , así como de su composición o cantidad de óxidos depositada, esta puede proporcionar mayor o menor protección contra los rayos del Sol. Es importante, a la hora de seleccionar un vidrio de control solar, tener en cuenta los factores luminosos necesarios para una correcta realización de la actividad del edificio, ya que, al aumentar las propiedades de reflexión, se reduce considerablemente la cantidad de luz que atraviesa la ventana. d) Radiación interior: No sólo hay que impedir una excesiva aportación calórica por parte del Sol a los edificios para evitar pérdidas en sistemas de refrigeración, sino que también hay que tener en cuenta que debemos impedir la salida de este calor en los casos de calefacción durante el inverno. Para ello se colocan vidrios de baja También es posible la colocación en la segunda cara del sistema, lo que aportaría un factor solar más bajo al conjunto

Como aislante acústico: El DVH tiene propiedades como aislante acústico, sin embargo el espesor de la cámara no influye en ellas (no hasta alcanzar un espesor, nada usual, de 200 mm), es más, en ocasiones puede verse mermado el aislamiento debido a la resonancia producida por la cámara. Los parámetros que hay que tener en cuenta a la hora de seleccionar un DVH como aislante acústico son: a) Masa de vidrio: A mayor masa más aislamiento acústico. b) Vidrio laminado: Es prácticamente imprescindible utilizar en el sistema un vidrio laminado que tenga un espesor de PVB alrededor de los 0,76mm o superior. Se fabrican vidrios de este tipo con espesores mayores y compuestos especiales de PVB para aumentar el aislamiento acústico. c) Asimetría: Es muy recomendable que el vidrio laminado a emplear sea asimétrico, es decir, que no comparta el mismo grosor. Esto es necesario para evitar el fenómeno de la coincidencia d) Carpintería: Es necesario emplear una carpintería de calidad que soporte el sistema y que permanezca cerrada herméticamente, lo que, probablemente, contradiga ciertas normativas que hablan de ventilación natural en los edificios. e) Persianas: El hueco de la persianas enrollables puede actuar como caja de resonancia, por ello es imprescindible dotarlo de un adecuado aislamiento acústico.

Como protector contra las radiaciones UV La luz solar, y en concreto los rayos ultravioleta, puede causar decoloración en los tejidos (alfombras, tapices, cortinas, etc.) y causar el envejecimiento acelerado de ciertos materiales que queden expuestos a ella. Para que un DVH pueda ejercer como protector contra este tipo de rayos, es necesario colocar al sistema un vidrio laminar .

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La lámina de PVB, incluida entre los dos vidrios de un laminar, reduce la llegada de los rayos ultravioleta al interior del edifico en un 99%. Para comprobar la diferencia, con respecto a la aportación de radiación UV, entre un sistema DVH sin vidrio laminado y otro con vidrio laminado, observar la siguiente tabla:

Sustituyendo algún vidrio transparente por otro con sustrato de colores podemos reducir la aportación de la radiación UV significativamente, sin embargo no llegaríamos a la cantidad reducida por el vidrio laminado sin que afecte considerablemente la cantidad de lumínica solar del interior del edificio. Si aumentamos los espesores del vidrio también lograríamos una reducción, sin embargo, esta sería claramente más pequeña que aplicando cualquiera de las dos formas anteriores. Como controlador de la cantidad de luz Si se requiere mermar la cantidad de luz que irrumpe en el edificio, ya sea por motivos estéticos o por necesidades relativas a la actividad que se vaya a desarrollar, se pueden emplear vidrios de control solar o coloreados, que no sólo reducirán la cantidad de luz, sino que también podrán minimizar el aporte calórico del Sol.

ESTRUCTURA DE PERFILES AUTOPORTANTES EN FORMA DE U Aplicaciones Es fundamentalmente empleado en edificios industriales, aeropuertos, centros comerciales, supermercados, instalaciones deportivas, etc. principalmente con el motivo de proporcionar una mayor iluminación natural y, por lo tanto, un descenso en el consumo eléctrico. Siendo esta su aplicación más importante. El coste es reducido y la puesta en obra simple, por lo tanto se convierte en una buena solución para fachadas de gran superficie. Debido a sus peculiaridades estéticas el sistema de perfiles autoportantes puede ser empleado en interiores de viviendas, comercios u oficinas, para la realización de particiones interiores.

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Incluso se permite iluminar el interior con luz eléctrica para proporcionar un ambiente diferente. Transmisión lumínica: - Sistema doble 60 % - Sistema simple 75 %

Como aislante térmico Es adecuado para este tipo de propósito aportando unas propiedades teóricas semejantes al DVH. Al no fabricarse con capas de control solar o bajo emisivas el conjunto posee un elevado factor solar incluso en sistemas de doble vidriado. Transmisión térmica: - Sistema simple 5,5 W/(m2·K) - Sistema doble 3 W/(m2·K) Factor solar: - Sistema simple 0,84 - Sistema doble 0,70

Como aislante acústico Proporciona un, no muy notable, aislamiento acústico de 20 a 23 dB en sistemas simples y 30 dB en dobles, sin embargo, algunos fabricantes aseguran poder alcanzar los 38 dB.

Aplicaciones Es fundamentalmente empleado en edificios industriales, aeropuertos, centros comerciales, supermercados, instalaciones deportivas, etc. principalmente con el motivo de proporcionar una mayor iluminación natural y, por lo tanto, un descenso en el consumo eléctrico. Siendo esta su aplicación más importante. El coste es reducido y la puesta en obra simple, por lo tanto se convierte en una buena solución para fachadas de gran superficie. Debido a sus peculiaridades estéticas el sistema de perfiles autoportantes puede ser empleado en interiores de viviendas, comercios u oficinas, para la realización de particiones interiores. Incluso se permite iluminar el interior con luz eléctrica para proporcionar un ambiente diferente.

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TEJADOS DE VIDRIO La teja de vidrio suele ser empleada como pieza especial dentro de una cubierta realizada con piezas cerámicas, sin embargo, es posible la construcción de una cubierta completamente cerrada con este tipo de elementos.

Tejado de vidrio

SISTEMA DE VIDRIO DOBLE CALEFACTADO

-Aplicaciones Dos son las posibilidades fundamentales de uso del sistema que dependerán de la potencia a la que se regule el mismo, de esta manera, en temperaturas de vidrio interior entre 15 y 25 ºC estaríamos hablando de una función de confort y entre 25 y 40 ºC podríamos considerar uso de calefacción, siempre dependiendo de la temperatura de la estancia. -Uso confort: El vidrio quedaría ajustado a la misma temperatura que la estancia, eliminando la sensación de pared fría y evitando un mal estado de confort al situarse cerca del acristalamiento. Se gana con esto espacio de confort bajo la ventana, eliminando la colocación de radiadores y permitiendo acristalar toda la fachada. Además, evitaríamos la aparición de condensaciones en el interior, ya que la superficie del vidrio permanecería caliente, evitando, de esta manera, la aparición de humedades en la zona de la ventana. -Uso como calefacción: El sistema puede constituir por sí mismo, o con la ayuda de un sistema complementario, una eficiente forma de calentar el edificio o la estancia donde se coloca. Mediante la regulación de la temperatura con un termostato, que puede ser centralizado para cada estancia combinando este sistema con cualquier otro, el usuario podrá mantener la habitación donde se encuentra a la temperatura adecuada a su gusto. -Uso antinieve: Como ya se mencionó anteriormente, el sistema puede ser empleado para la eliminación de la capa de nieve que queda depositada en las cubiertas. El efecto del calor la derretirá convirtiéndola en agua. Este uso, además de aligerar la carga que debe soportar la cubierta y evitar las posibles humedades derivadas de la cantidad de nieve acumulada, permite, al inquilino de la estancia, observar sin obstáculos el exterior del edificio

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VIDRIO ESTRUCTURAL Estudiaremos tres tipologías distintas de vidrio estructural: el vidrio tubular, las envolventes de vidrio y el vidrio armado mediante malla metálica.

VIDRIO TUBULAR LAMINADO: El componente principal de esta estructura se trata de un tubo de borosilicato, en cuanto a su composición, y laminado, en cuanto a su fabricación. Su composición le otorga grandes propiedades contra los agentes químicos, los choques térmicos y soporta cargas mecánicas con mayor facilidad.

ESTRUCTURA ENVOLVENTE DE VIDRIO ENCOLADO: Con este sistema se pueden realizar cúpulas de vidrio sin necesidad de recurrir a elementos metálicos que dificulten la visión y produzcan gran impacto estético en lugares, como patios históricos, donde el efecto pueda ser negativo.

VIDRIO LAMINADO ARMADO: Se trata de un vidrio laminado tradicional al que le han introducido un refuerzo metálico. Este refuerzo permite mantener la estabilidad del conjunto en caso de rotura y aumenta la resistencia a flexión del material. Las aplicaciones prácticas de este sistema se orientarían hacia vidrios transitables, debido a sus propiedades de elevada estabilidad residual. Por ese mismo motivo sería adecuado para peldaños de escalera.

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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.

Lentes de camaras fotográficas 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.

Espejos, lentes

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Los espejos son otra de la 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.

VIDRIOS CON OTRAS FUNCIOENS Y USOS

Fibra de Vidrio

Descripción La fibra de vidrio es un material versátil utilizado en diversos sectores como el náutico o las telecomunicaciones. En construcción es muy apreciado por sus propiedades como aislante, por ser inerte ante ácidos y soportar altas temperaturas. -Tipologías El uso de la fibra de vidrio en la construcción es amplio, puede ser utilizado como aislante térmico en las lanas de ,como malla de refuerzo para la posterior incorporación de revestimientos de todo tipo e incluso puede constituir por sí mismo el propio revestimiento.

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A continuación desarrollaremos algunas tipologías (la lana de vidrio se tratará en el siguiente apartado): Mallas de refuerzo: En revoques se emplea como armadura de refuerzo para evitar la aparición de grietas y fisuras. El tamaño del entramado de la malla irá en función de la granulometría del revoque. La aplicación se realizará sobre una primera capa de la mezcla. Se puede emplear en revoques realizados sobre elementos aislantes como placas de poliestireno expandido, esto permite mejorar la resistencia mecánica del revoque, o en sistemas completos de aislamiento térmico exterior, conocidos por sus siglas en ingles (EIFS), reforzando el mortero del enlucido. En el caso de impermeabilizaciones, la malla puede ser empleada como refuerzo a pinturas impermeabilizantes, otorgándoles una mayor resistencia. Para estos casos se utiliza una malla más fina, de trama pequeña. Revestimientos decorativos: Los revestimientos de fibra de vidrio consolidan las paredes en mal estado, refuerzan las placas de yeso y ayudan a impedir la formación de microfisuras. Este revestimiento no retiene el polvo y se lava directamente con esponja. Es impermeable a la humedad y puede repararse sustituyendo el trozo dañado por otro y pintándolo posteriormente con un acabado casi imperceptible. Es muy útil para lugares públicos, zonas húmedas, hogares con niños, etc. debido a su resistencia a la humedad y su facilidad de limpieza.

LANA DE VIDRIO -Descripción

La lana de vidrio es un material de construcción elaborado con la finalidad de aislar térmica y acústicamente. Está compuesto por un entramado de filamentos de unidos mediante una resina ignífuga. El fibrado se realiza a través de unos pequeños orificios elaborados en un “plato” giratorio por donde pasa la pasta de vidrio. Posteriormente se pulveriza con aceite mineral o con resinas y pasa por una estufa produciendo la polimerización de la resina que confiere la rigidez al producto. La lana de vidrio se suministra en mantas o paneles, con diversos recubrimientos (de PVC, aluminio, chapa metálica, etc.) o con ninguno, para adaptarse a las necesidades constructivas. Gracias a su gran versatibilidad la lana de vidrio puede ser colocada bajo cubierta, en falsos techos, en paredes de doble hoja, paredes de placas de yeso, medianeras, suelos, etc

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-Propiedades

Como se indica en su descripción, la propiedad más importante de la lana de vidrio es su aislamiento. El calor se transmite a través de la lana por tres distintos procesos. El primero sería la convección que se produce en el aire que queda ocluido en el interior. El segundo, la conducción transmitida entre las fibras que están en contacto y el tercero, la radiación que transmiten las fibras entre sí. En función del diámetro de las fibras y de la densidad del producto cobrará más importancia una forma de transmisión del calor u otra. También presenta grandes propiedades de aislamiento acústico gracias a su estructura elástica y fibrosa. Otra de sus propiedades destacables es la facilidad de manipulación y corte, así como la ligereza del mismo. Además es incombustible e inatacable por agente exteriores como aire, vapor de agua, ácidos (excepto el fluorhídrico) y bases no concentradas. Es un material con una baja tasa de desgaste y de una larga duración. En contacto con metales no es corrosivo, no favorece el crecimiento de mohos o de bacterias y no absorbe olores. En cuanto a su comportamiento frente al fuego la lana de vidrio no es inflamable y durante la combustión no desprende gases tóxicos ni irritantes. Si se combina con otros materiales la lana de vidrio ayuda a obtener altas resistencias al fuego. Gracias a su estabilidad es muy apreciado para la colocación en suelos flotantes y mejora sensiblemente el aislamiento acústico cuando se coloca en tabiques dobles. Al igual que el vidrio celular, no es atacable por roedores ni insectos.

VIDRIO PISABLE -Descripción

Habitualmente se trata de unas baldosas de seguridad compuestas por tres vidrios de los que al menos dos son laminados. En cualquier caso todos son de seguridad, ya que deben soportar al menos el peso de una persona, pudiendo ser templados, sin excluir la laminación, o tratados con cualquier otro proceso térmico para aumentar su resistencia. La tipología de estos vidrios varía en función de la carga que deban soportar, de la normativa existente para este tipo de casos y del lugar en el que se empleen, así como de la exigencia de estabilidad en caso de rotura. Para mayor seguridad, el vidrio que se sitúe en la cara superior, o pisable, deberá ser antideslizante. Ver B4 – VII.6 – Protección contra caídas. Si este no ha sido tratado, no

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solo podrá suponer un problema de seguridad sino que estará expuesto a ralladuras que podrán mermar su transparencia. -Puesta en obr a

Las baldosas estarán montadas, normalmente, sobre una estructura metálica de acero inoxidable, galvanizado o de aluminio, que recorra todo el perímetro de la pieza. En los apoyos se deberán colocar siliconas o elementos similares como neoprenos, etc. tanto en la base como en las juntas, para evitar el contacto con el metal y poder absorber los movimientos ocasionados por el uso o las dilataciones. Es recomendable sellar bien las juntas para evitar la intrusión de elementos extraños que a la larga puedan ocasionar microfisuras al vidrio. Otro sistema de colocación se realizaría sobre apoyos metálicos puntuales. Esta forma de ejecución está muy extendida en escaleras cuyos peldaños son de este material. -Aplicaciones :

Es empleado para iluminar zonas oscuras cuando la luz natural de muros verticales es imposible, en escaleras, centros comerciales, discotecas y lugares de ocio o en recintos de exposición y museos.

VIDRIOS AUTOLIMPIANTES

Hasta hace bien poco podría parecer algo dificil de conseguir es un vidrio normal con un recubrimiento especial en el exterior. Cuando se expone a la luz del día, el recubrimiento reacciona descomponiendo cualquier capa de suciedad orgánica y evitando que esta se agarre al vidrio. La suciedad queda en el cristal pero descompuesta en partículas mas pequeñas adheridas de forma muy debil. Esto facilita que cuando el vidrio se moja por la acción de la lluvia la suciedad sea arrastrada facilmente tan solo con agua, sin necesidad de tener que limpiar los cristales

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con cepillos y productos detergentes. En caso de escasez de lluvias siempre se puede proyectar agua sobre la superficie con mangueras o recurrir a los sistemas tradicionales delimpieza. Desde determinados ángulos, el efecto de espejo es ligeramente superior al del vidrio normal y presenta un leve tinte azul. Por lo demás, el vidrio es igual a cualquier otro.

Vidrio autolimpiante

VENTAJAS  

 

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL VIDRIO

Es inerte al contacto No presenta el fenómenos conocido como” migraciones” de monómeros y aditivos para el producto. es ideal para construcción y para ser reutilizado. Es 100% reciclable.

DESVANTAJAS - Es uno de los materiales más costosos dentro de los usaods únicamente en construcción. - En el proceso de producción el producto deutiliza mucha energía. - Tiene riesgo de rotura en el proceso de traslado como también cortaduras y lastimaduras a distintas personas a lo largo del ciclo de vida del vidrio. - Se estima de el vidrio se demora cientos de años para ser depurada por la naturaleza. EMPRESAS QUE TRABAJAN CON VIDRIO EN EL ECUADOR

FARIS ALUMINAR-V ROGERI S.A VIDRIOS Y MARCOS ARISTA

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ALUMINIOS Y VIDRIOS JIMENEZ PARABRISAS Y VIDRIOS IRIS VIDRIOS Y ESPEJOS DEL PACIFICO ALUMINIOS Y VIDRIOS EL MAESTRO ALUMINITEC ALUMINIO Y VIDRIO ALUMINIO Y VIDRIO JVC ALMACEN EL VIDRIO TALLER DE ALUMINIO Y VIDRIO SEGURA TALLER DE ALUMINIO Y VIDRIO BOHORQUEZ TALLER ALUMINIO Y VIDRIO ARQ. JUAN MAYEZA NUEVA GENERACIÓN ARTESANAL ALUMINIO VIDRIO Y CERRAJERIA GONZALEZ ARTE VID ALUMINIO Y VIDRIO SR. PEDRO SEGURA VALERO VIDRIOSEGURO S.A

NORMAS INEN PARA EL VIDRIO

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CONCLUSIONES El vidrio es un material de construcción, se lo indica de esa forma porque ya pudimos observar que la fibra de vidrio puede reemplazar al acero dentro de la formulación del hormigón armado, es importante obtener una visión general del material antes de

centrarnos en aspectos más concretos del mismo. El vidrio es un material versátil que puede ser elaborado por infinidad de formulaciones distintas, aún así, la base de las mismas no se aleja demasiado de las primeras fórmulas empleadas en el antiguo Egipto. Es por ello que la mayoría de los vidrios presentará propiedades semejantes, sin embargo, en las últimas décadas se vienen elaborando productos a los que se añaden diferentes compuestos o se emplean diferentes compuestos o diferentes tratamientos para obtener las características deseadas, resistencia a determinados esfuerzos, como lo es al fuego o a la rotura, etc. . El vidrio es una sustancia amorfa porque no es ni un sólido ni un líquido, sino que se halla en un estado vítreo en el que las unidades moleculares, aunque están dispuestas de forma desordenada, tienen suficiente cohesión para presentar rigidez mecánica. El vidrio se enfría hasta solidificarse sin que se produzca cristalización; el calentamiento puede devolverle su forma líquida. Suele ser transparente, pero también puede ser traslúcido u opaco. Su color varía según los ingredientes empleados en su fabricación. El vidrio, junto con el acero y el hormigón, es uno de los materiales más empleados en la construcción, siendo ya utilizado en época de los romanos como elemento de lujo en el cubrimiento de huecos de fachada. Sus propiedades únicas le han convertido en un material prácticamente imprescindible en la iluminación de interiores y su enorme versatilidad le ha permitido adaptarse a innumerables aplicaciones.

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

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http://es.wikipedia.org/wiki/Vidrio http://www.monografias.com/trabajos11/vidrio/vidrio.shtml http://www.icarito.cl/enciclopedia/articulo/segundo-ciclo-basico/educacion tecnologica/materias-primas/2009/12/72-6396-9-el-vidrio.shtml http://html.rincondelvago.com/vidrio.html http://rodrigozavalaperez.blogspot.com/ http://mundocivil.blogspot.com/2010/06/fibra-de-vidrio-en-reemplazo-del-acero.html

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EL VIDRIO

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