Los principales componentes de vidrio

VIDRIO

El Vidrio 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.

PREPARACION Y FUNDICION DE LAS MATERIAS PRIMAS

El componente principal de casi todos los vidrios es el sílice (SiO), cuya fuente principal es el cuarzo de la arena natural. La arena debe lavarse y clasificarse. El lavado quita las impurezas tales como la arcilla y ciertos materiales que teñirían al vidrio con un color indeseable. Clasificar la arena significa agrupar los granos de acuerdo con su tamaño. El tamaño más preferible de las partículas para hacer vidrio esta en el rango de 0.1 a 0.6mm. Los otros varios componentes, tales como ceniza de sodio (fuente del Na2O), caliza (fuente del CaO), Óxido de aluminio, potasa (fuente del K20) y otros minerales, se agregan en proporciones adecuadas para obtener la composición deseada. Generalmente, la mezcla se hace por lotes, en cantidades compatibles con las capacidades de los hornos de fundición de que se disponga.

FUNDICIÓN

La fundición de vidrio por lo general implica temperaturas alrededor de 1500 °C a 1600°C. El ciclo de fundición para una carga común requiere de 24 a 48 horas. Este es el tiempo necesario para que todos los granos de arena se conviertan en un líquido claro a fin de que se refine el vidrio fundido y se enfríe a la temperatura adecuada para el trabajo. El vidrio fundido es un líquido viscoso, su viscosidad se relaciona en forma inversa con la temperatura. Debido a que la operación de darle forma sigue de inmediato al ciclo de fundición, la temperatura a la que el vidrio se extrae del horno depende viscosidad que se requiera para el proceso que sigue.

Tolva que alimenta los materiales mezclados al horno de fundición.

Los hornos para fundir vidrio se dividen en los tipos siguientes:

• Hornos de vasija, vasijas de cerámica de capacidad limitada en la que ocurre la fundición calentando sus paredes.

• Tanques superficiales, recipientes cerámicos de capacidad más grande para la producción de lotes en los que el calentamiento se realiza con la quema de combustibles sobre la carga.

• Hornos de tanque continuo, hornos de tanque largo en los que los materiales se alimentan por un extremo y se funden conforme se mueven hacia el otro, donde se extrae el vidrio fundido para producciones elevadas.

• Hornos eléctricos, de diseños varios para un rango amplio de tasas de producción.

PROCESOS DE CONFORMACION EN EL TRABAJO DEL VIDRIO

• Procesos discretos para artículos vidrio, que incluye botellas, focos y otros productos individuales

• Procesos continuos para fabricar vidrio plano (hojas y placas de vidrio para ventanas) y tubería (para artículos de laboratorio y lámparas fluorescentes)

• Procesos para la producción de fibras para aislantes, materiales compuestos de fibra de vidrio y fibra óptica.

PROCESOS Y MATERIALES QUE INTERVIENEN EN LA FABRICACIÓN DE VIDRIO

CONFORMACIÓN DE ARTÍCULOS DE VIDRIO

GIRADO

El girado del vidrio es similar a la fundición centrifuga de los metales, y también se conoce con ese nombre en el contexto del trabajo del vidrio. Se usa para producir componentes en forma de embudo tales como las secciones posteriores de los tubos de rayos catódicos para televisiones y monitores de computadora.

Se coloca un trozo de vidrio fundido en un molde cónico hecho de acero. Se hace girar el molde de modo que la fuerza centrífuga haga que el vidrio fluya hacia arriba y se distribuya sobre la superficie del molde (1). Después se ensambla la placa frontal (es decir, la pantalla frontal) con el embudo por medio del empleo de un vidrio sellador de punto de fusión bajo (2).

PRENSADO

Este es un proceso muy utilizado para la producción en masa de piezas de vidrio tales como trastos, moldes de pastelería, lentes de lámparas, pantallas de tubos de televisión y artículos similares que son relativamente planos. EI proceso se ilustra y describe en la figura que mostraremos a continuación. En esta secuencia de producción, las cantidades grandes de la mayoría de productos prensados justifican un nivel alto de automatización.

SOPLADO

Varias secuencias de formado incluyen una o mas etapas de soplado. En lugar de ser una operación manual, el soplado se ejecuta en equipo muy automatizado. Las dos secuencias aquí descritas son para los métodos de prensar y soplar, y de soplar y soplar.

Como el nombre lo indica, el método de prensar y soplar es una operación de prensado seguida de otra de soplado, como se ilustra en la siguiente figura. El proceso se adapta a la producción de contenedores de boca ancha. En la operación de soplado se emplea un molde deslizante para la etapa de retiro.

METODO DE SOPLAR Y SOPLAR

Se utiliza para producir botellas de boca estrecha. La secuencia es similar a la precedente, excepto que se usan dos o más operaciones de soplado en vez de sólo prensar y soplar. Hay variantes de este proceso, lo que depende de la forma del producto, y una de las secuencias posibles se muestra en la figura que presentaremos a continuación. En ocasiones se requiere volver a calentar entre las etapas de soplado. A veces se emplea moldes duplicados y triplicados junto con sus respectivos alimentadores de trozos para incrementar las tasas de producción. Los métodos de prensar y soplar, y de soplar y soplarse usan para fabricar frascos, botellas para bebidas, focos, recipientes y otros productos formas parecidas.

FUNDICIÓN

Si el vidrio fundido tiene fluidez suficiente, puede verterse en un molde. Con este método se fabrican objetos relativamente macizos, tales como lentes y espejos astronómicos. Estas piezas deben enfriarse muy despacio para evitar tensiones internas y un posible agrietamiento debido a los gradientes de temperatura que se induciría en el vidrio si no se hiciera así. Después de enfriarse y solidificarse,

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