EL VIDRIO:



Son materiales cerámicos no cristalinos; se denominan como materiales amorfos (desordenados o poco ordenados), inorgánicos, de fusión que se ha enfriado a una condición rígida sin cristalizarse.

El vidrio es una materia inerte compuesta principalmente de silicatos. Es duro y resistente al desgaste, a la corrosión y a la compresión. Anteriormente, las materias primas para la fabricación del vidrio eran solamente las arcillas.

Con el paso del tiempo se fueron implementando nuevos elementos a la fabricación del vidrio para obtener diferentes tipos. En la actualidad muchos materiales desempeñan un papel importante, pero las arcillas siguen siendo fundamentales.

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 (Sin forma regular o bien determinada) y no un sólido cristalino.

ESTRUCTURA ATÓMICA:

Las estructuras vítreas se producen al unirse los tetraedros de sílice u otros grupos iónicos, para producir una estructura reticular no cristalina, pero sólida. El vidrio se obtiene por fusión a unos 1.500°C de arena de sílice (SiO2), carbonato de sodio (Na2CO3) y caliza (CaCO3).

Tipos de imperfecciones

Las Imperfecciones que presentan los vidrios, originadas en su proceso de obtención. Son normalmente causados por el hombre y estos son defectos de afino, homogeneidad, vitrificación y recocido.

Defectos por masa

Escorias: Son los granos de cualquier sustancia contenida en el vidrio y que no se han fundido en el curso de la fabricación. Pueden ser granos de materias primas que por un defecto de fusión no han salido del estado sólido o pueden ser cuerpos extraños. Vetas: Son causadas por la falta de homogeneidad del vidrio, debida a diferencias de composición o de enfriamiento.

Defectos superficiales

Picaduras: Es causado cuando un grano del abrasivo grueso utilizado ha hecho una erosión profunda que no se elimina ni con el pulido. Rayado: Defecto producido por deficiencias en el pulido o como causa de roces con cuerpos duros durante el almacenado o en el transporte. Aguas: Se encuentra en los vidrios planos no pulidos, a causa de la imperfección en lo plano de las superficies

Propiedades físicas

Color

En cuestiones del color en los vidrios, el color es originado por los elementos que se agregan en el proceso de fusión, llamados colorantes. Óxido de cobalto: Rojo azulado Óxido ferroso: Azul Óxido férrico: Amarillo Óxido de cromo: Verde grisáceo Trióxido de cromo: Amarillo Óxido de cobre: Verde azulado Óxido de uranio: Verde amarillento fosforescente Selenio elemental: Rosa Sulfuro de cadmio coloidal: Amarillo

Textura

La superficie de los vidrios puede variar en cuestiones de brillo, esto depende del proceso de fundido en el que se haya quedado. Un vidrio completamente fundido presenta un brillo, porque el vidrio se nivela y aplana cuando se funde, formando una superficie extremadamente lisa, dicha homogeneidad es una muy buena característica del material pues lo hace mas fácil de limpiar.

Peso

El peso en los vidrios difiere de acuerdo a su composición de los vidrios típicos según su uso.

Maleabilidad

Los vidrios presentan maleabilidad cuando se encuentran en su etapa de fundición pues pueden ser moldeados y es la etapa de maleabilidad del vidrio, pues es donde se les da las formas deseadas ya sea por moldes o por cualquier otro método. Los principales métodos empleados para moldear el vidrio son el colado, el soplado, el prensado, el estirado y el laminado.

Tipos de vidrio

Vidrios de boro silicato

La sustitución de óxidos alcalinos por óxido de boro en la red vítrea de la sílice da lugar a vidrios de más baja expansión. Cuando el B2O3 entra en la red de la sílice debilita su estructura y reduce considerablemente el punto de reblandecimiento de los vidrios de sílice. El efecto de debilitamiento se atribuye a la presencia de boros tri-coordinados planares. Los virios boro-silicatados (vidrios pyrex) se usan para equipos de laboratorio, tuberías, material de cocina, como equipo para procesos químicos, hornos y faros de lámparas reflectoras.

Vidrios al plomo

El óxido de plomo es normalmente un modificador de la red de la sílice, pero además puede actuar como un formador de la red. Los vidrios al plomo con altos contenidos de óxido de plomo son de baja fusión y se utilizan para soldar vidrios de cierre herméticos. Los vidrios de alto contenido en plomo son usados para proteger de la radiación de alta energía y encuentra aplicación para ventanas de radiación, carcasas de lámparas fluorescentes y lámparas de televisión. Por sus altos índices de refracción, los vidrios al plomo se emplean para algunos vidrios ópticos y para algunos vidrios decorativos.

Vidrios de botella

De composición parecida a la del vidrio común, pero con cierto porcentaje de óxido de hierro.

Vidrios de cristal

Con adición de plomo o bario, lo que le confiere elevado brillo, mucho peso y sonido metálico, y el óptico, de transparencia, inalterabilidad, homogeneidad e isotropía tales que permiten su uso en la fabricación de lentes, prismas, espejos.

Vidrios de sílice fundido

Es el vidrio de composición simple más importante, presenta una alta transmisión espectral y no está sujeto a daño de radiación que origina coloración en otros vidrios. Es casi siempre el vidrio ideal para las lunas de vehículos espaciales y túneles aerodinámicos y para sistemas ópticos en dispositivos espectrofotométricos. A veces, los vidrios de sílice son caros y difíciles de procesar.

Propiedades químicas

Densidad

Debido a los distintos tipos de vidrios que pueden ser fabricados, las densidades varían de acuerdo a la sustancia con la que sean complementados; normalmente un vidrio puede tener densidades relativas (con respecto al agua) de 2 a 8, lo cual significa que hay vidrios que pueden ser mas ligeros que el aluminio y vidrios que puedan ser mas pesados que el acero. La densidad en un vidrio aumenta al incrementar la concentración de óxido de calcio y óxido de titanio. En cambio si se eleva la cantidad de alúmina (Al2O3) o de magnesia (MgO) la densidad disminuye.

Viscosidad

La viscosidad es definida como la propiedad de los fluidos que caracteriza su resistencia a fluir, debida al rozamiento entre sus moléculas; generalmente un material viscoso es aquel que es muy denso y pegajoso. La viscosidad en materia de vidrios es muy importante porque esta determinará la velocidad de fusión.

La viscosidad es una propiedad de los líquidos, lo cual parecerá confuso para el estudio del vidrio, pero la realidad es que un vidrio es realmente un líquido sobre enfriado, lo cual significa es un líquido que llega a mayores temperaturas que la de solidificación. La viscosidad va variando dependiendo de los componentes del vidrio (figura 6). Para lograr una mayor dureza, la viscosidad debe ser invariable, que no baje ni suba, así sus moléculas tienen una atracción fija y por lo tanto dureza.

Corrosión

El vidrio tiene como característica muy importante la resistencia a la corrosión, en el medio ambiente son muy resistentes y no desisten ante el desgaste, he ahí por lo cual los vidrios son utilizados incluso para los experimentos químicos.

Aunque su resistencia a la corrosión es muy buena no quiere decir que sea indestructible ante la corrosión, existen cuatro sustancias que logran esta excepción: Ácido Hidrofluorídrico, Ácido fosfórico de alta concentración, Concentraciones alcalinas a altas temperaturas y Agua “super calentada”

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PROCESO DE FABRICACIÓN 

 Fusión

 A medida que la arena y la ceniza de soda son recibidas, se muelen y almacenan en depósitos en altura, en espera del momento en que serán transferidas a través de un sistema de alimentación por gravedad a los pesadores y mezcladores. En los mezcladores las materias primas son dosificadas y combinadas con vidrio reciclado para formar una mezcla homogénea, la cual es trasladada por medio de cintas transportadoras a un sistema de almacenamiento de cargas (batch), donde es contenida antes de ser depositada en el alimentador del horno de fundición. Al entrar la carga al horno a través de los alimentadores, ésta flota en la superficie de la masa de vidrio fundida. Una vez que se funde, pasa al frente del baño y eventualmente fluye a través de la garganta de carga al refinador, donde es acondicionada térmicamente para descargar al proceso de formado.

En esta operación son utilizados tanto hornos de crisol como de tanque o continuos, dependiendo principalmente de la cantidad de vidrio a producir. En general, para la producción en menor escala se usan hornos de crisol, mientras que en las de mayor se suelen ocupar hornos continuos. a. Hornos de crisol Los hornos de crisol son estructuras construidas de material refractario, resistente a los ataques del vidrio a cualquier temperatura. Durante el proceso de fundido en crisol no hay contacto directo entre el horno y el vidrio y, en general, en el horno se pueden usar varios crisoles a la vez. Los hornos de crisol son utilizados donde los artículos de vidrio son formados manualmente .
PROCESO DE FABRICACIÓN
En esta operación son utilizados tanto hornos de crisol como de tanque o continuos, dependiendo principalmente de la cantidad de vidrio a producir. 

En general, para la producción en menor escala se usan hornos de crisol, mientras que en las de mayor se suelen ocupar hornos continuos. 

 Hornos de crisol
Los hornos de crisol son estructuras construidas de material refractario, resistente a los ataques del vidrio a cualquier temperatura.

 Durante el proceso de fundido en crisol no hay contacto directo entre el horno y el vidrio y, en general, en el horno se pueden usar varios crisoles a la vez. Los hornos de crisol son utilizados donde los artículos de vidrio son formados manualmente  Fusión A medida que la arena y la ceniza de soda son recibidas, se muelen y almacenan en depósitos en altura, en espera del momento en que serán transferidas a través de un sistema de alimentación por gravedad a los pesadores y mezcladores.

 En los mezcladores las materias primas son dosificadas y combinadas con vidrio reciclado para formar una mezcla homogénea, la cual es trasladada por medio de cintas transportadoras a un sistema de almacenamiento de cargas (batch), donde es contenida antes de ser depositada en el alimentador del horno de fundición.

 Al entrar la carga al horno a través de los alimentadores, ésta flota en la superficie de la masa de vidrio fundida. Una vez que se funde, pasa al frente del baño y eventualmente fluye a través de la garganta de carga al refinador, donde es acondicionada térmicamente para descargar al proceso de formado.

 Un crisol tiene una vida útil de cerca de 30 ciclos, pudiendo producir entre 18 y 21 toneladas de vidrio. 

 Hornos de tanque o continuo.

Este tipo de horno es utilizado donde es necesario un flujo continuo de vidrio para la alimentación de máquinas automáticas de formado, por su mayor eficiencia en el uso del combustible es empleado principalmente para la producción en gran escala. Un horno de tanque consiste de una tina (con una capacidad de hasta 2.000 toneladas, construida de un material refractario) y de una estructura donde tiene lugar la combustión.

 Para alcanzar altas temperaturas de fusión con economía de combustible, son usados sistemas regenerativos y recuperativos, los cuales utilizan los gases de escape para calentar el aire de combustión que ingresa. Mientras que en el sistema recuperativo el intercambio de calor entre el aire y los gases de escape es continuo, en el sistema regenerativo los gases de escape son pasados a través de una gran cámara con bloques de refractarios dispuestos de forma tal que permitan el libre flujo de los gases, siendo la obra de ladrillos calentada por éstos. 

Después de aproximadamente 20 minutos, la dirección de los gases es invertida, pasando entonces el aire de combustión por la masa de ladrillos calientes; aprovechándose de esta forma el calor recolectado anteriormente para precalentar el aire de combustión


Los combustibles normalmente usados en este tipo de hornos son petróleos pesados y gas natural. Sin embargo, ya que el vidrio es un conductor eléctrico a alta temperatura, éste puede ser fundido utilizando electricidad.
http://www.achs.cl/portal/trabajadores/Capacitacion/CentrodeFichas/Documents/control-y-prevenci%C3%B3n-de-riesgos-en-la-fabricacion-de-vidrio.pdf

VÍDEO EXPLICATIVO:

https://www.youtube.com/watch?v=jyobnoeI0Qk