Vidrios y Cristales
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Cristal y vidrio llamamos a un mismo material pero existe una diferencia esencial entre ambos. El cristal se encuentra en la naturaleza en diferentes formas - ei. quarzo, cristal de roca. El vidrio es el resultado de la fusión de ciertos ingredientes -sílice, sosa y cal. Existen, sin embargo, vidrio creados
por la naturaleza, como la obsidiana que se forma por el calor generado en el interior de los volcanes.
Llamamos erróneamente cristal al vidrio de plomo o vidrio óptico pues su transparencia imita al cristal de roca natural; esta imitación había sido
siempre la meta principal de los vidrieros.
CRISTALES
Preguntas y respuestas.
¿Quién inventó el vidrio?
El vidrio fue descubierto por los egipcios aproximadamente en el año 3000 a.c.
¿ Cómo y con qué se hace el vidrio?
El vidrio surge de la fusión a alta temperatura de una mezcla de arena sílica, carbonato de calcio y carbonato de sodio dentro de un horno. El punto en el que la mezcla vítrea pasa de estado sólido a líquido viscoso varía entre los 1300 y 1500 grados centígrados. Después, vuelve a tomar la consistencia sólida de forma gradual mediante un proceso de lento enfriamiento hasta alcanzar su aspecto característico de material sólido transparente.
¿Cuál es el color natural del vidrio y cómo le dan color?
El color natural del vidrio es incoloro. Sin embargo, dado los altos contenidos de fierro que hay en los yacimientos de arena silica, el color que el vidrio normalmente adquiere es un verdoso.Para darle diferentes colores al vidrio se agregan durante el proceso de
fabricación diferentes óxidos metálicos. Por ejemplo el vidrio azul surge del óxido de cobalto. El café, del óxido de niquel. Para algunas tonalidades del vidrio amarillo se emplea el óxido de hierro.
¿Cuál es la diferencia entre un vidrio y un cristal?
Aunque indistintamente llamamos cristal y vidrio a un mismo material existe una diferencia esencial entre ambos. El cristal se encuentra en la naturaleza en diferentes formas - ei. quarzo, cristal de roca. El vidrio es el resultado de la fusión de ciertos ingredientes -sílice, sosa y cal. Existen, sin embargo, vidrio creados por la naturaleza, como la obsidiana que se forma por el calor generado en el interior de los volcanes.Llamamos erróneamente cristal al vidrio de plomo o vidrio óptico pues su transparencia imita al cristal de roca natural; esta imitación había sido siempre la meta principal de los vidrieros.
¿Cómo se hace el "cristal" cortado?
El "cristal" cortado (propiamente dicho el vidrio de plomo cortado) es una de las tantas técnicas que hay para decorar el vidrio. Esta técnica se lleva a cabo sobre la pieza terminada; es decir se trata de una técnica de trabajo en frío. Primero se dibuja la superficie del vidrio, luego se hacen los cortes con ruedas diamantadas y finalmente se pule.
¿Cuáles son las virtudes del vidrio como material para fabricar contenedores de uso farmacéutico?
El vidrio, por ser un material inerte es muy higiénico y no causa ninguna reacción química con sus contenidos, protegiéndoles de alguna contaminación u alteración.
*¿Cuáles son las ventajas ecológicas en la utilización del vidrio?
El vidrio es un material 100% reciclable, su vida útil es infinita
¿Por qué hay vidrios más resistentes que otros al calor o al frío?
Debido a variaciones en la fórmula y a la diferencia en el coeficiente de expansión (el coeficiente de expansión es la medida que define el grado de expansión o contracción que un material sufre al exponerse al frío o al calor).A menor coeficiente de expansión mayor es la resistencia a un cambio brusco de temperatura.
¿Cuáles son los diferentes tipos de vidrio?
El vidrio es clasificado con base en los componentes químicos que se le agregan. De acuerdo con ello, se tipifican como: vidrio calizo, vidrio de borosilicato y vidrio óptico/cristal de plomo.
¿Cuál es el vidrio calizo?
Es el vidrio común. Está formado de manera dominante por sílice, así como por calcio y sodio.El vidrio calizo sirve de vidrio es utilizado para la fabricación de vasos, vajillas, mesas, ventanas y otros enseres. Actualmente su elaboración ha mejorado considerablemente, ya que si se le agrega una mayor cantidad de sílice, experimenta una resistencia al choque térmico superior. Como ejemplo podemos mencionar algunos productos de CRISA (tazas, vasos, etcétera), que resisten con facilidad líquidos calientes, fríos y soportan los impactos.
¿Cuál es el vidrio de borosilicato?
Es un tipo de vidrio que posee un coeficiente de expansión muy bajo y por tal resiste el choque térmico provocado por los cambios de temperatura. Actualmente, el vidrio de borosilicato se utiliza como material de laboratorio y en la fabricación de los utensilios de cocina llamados refractarios, los cuales son respaldados por las firmas Pirex, Visions y Corning.
¿Cuál es la diferencia entre el vidrio templado y el vidrio de seguridad?
El vidrio templado es un vidrio calizo que tiene una resistencia cinco veces mayor que lo normal puesto que su proceso de enfriamiento es más largo y controlado, lo que hace que al romperse no se fracture en pedazos cortantes, sino en cientos de pequeños trozos inofensivos.El vidrio de seguridad, que puede o no ser templado, se fabrica principalmente para uso automotriz. Para hacerlo es necesario colocar entre dos vidrios una hoja de polyvinyl butiral (PVB) o de resina plástica, que sirve para evitar en caso de golpe que los pedazos pequeños de vidrio no se dispersen y al contrario se mantengan adheridos a la pantalla de plástico.
¿Cómo se hace el vidrio soplado?
Para soplar el vidrio se necesitan básicamente una caña de hierro hueco y unas pinzas de vidriero. Se comienza por introducir la caña en la masa de fundición de vidrio (con una consistencia similar a la miel). Al sacar la caña se gira sobre una piedra para darle la forma inicial, y después se sopla hasta crear la burbuja de la que partirá la pieza que se pretende elaborar. Después, con una pinza y algún puntil, se comienza a darle la forma deseada, soplando y apretando la pieza hasta alcanzar el resultado ideal. Por último se introduce en el horno de recocimiento.
¿ Cómo se hace el vitral emplomado?
Se secciona un dibujo o diseño previamente elaborado en papel y se sacan plantillas, las cuáles se usan para hacer recortes idénticos en las láminas de vidrio plano. Después las piezas cortadas de vidrio se decoran con esmaltes si es necesario y finalmente se unen con una tira de plomo llamada cañuela, quedando el dibujo entero reproducido en la forma de una ventana.
¿ Qué es el vidrio estirado a la flama?
Es un vidrio que se trabaja mediante el empleo de un soplete con cuya flama se logra reblandecer el vidrio para estirarlo, fusionarlo, modelarlo y soplarlo.
¿Qué es el vidrio azogado?
Es un vidrio tratado con nitrato de plata con la intención de darle la apariencia de un espejo. Antiguamente esta técnica se utilizaba con la intención de semejar metales preciosos como la plata y el oro.
¿Cómo se hacen las botellas en serie?
En un horno se funde el vidrio. Después la cantidad exacta de masa vidrio caliente para elaborar una botella es liberada una tras otra en una resbaladilla que la coloca en un primer molde donde se le da la preforma del modelo final. Luego esa pieza se pasa a otro molde donde la máquina sopla a presión dando la forma final. Después de ahí pasa por un proceso de recocimiento con lo que se le da mayor resistencia al vidrio. Finalmente pasa por un proceso de control de calidad y después de decorado.
Siempre ha existido una tendencia a llamar cristal a aquel vidrio incoloro que recordaba al cristal de roca. Por esta razón ya en el siglo XIV se le denomino así a aquel que se fabricaba en Venecia. Posteriormente en el siglo XVII, en Centro Europa, se conoció como cristal de Bohemia al compuesto por sílice, cal y potasa, de consistencia muy dura y muy apropiada para la talla. A finales del siglo XVIII surge en Gran Bretaña y posteriormente en Francia aquel que tenía en su composición de un 24 a un 30% de plomo, de un brillo incomparable y que se denominó Cristal de Plomo-********Se llaman Baccarat, Daum, Lalique, Saint-Louis, Verrerie Cristallerie d'Arques... Detrás de cada uno de estos nombres prestigiosos está la historia de las artes de la mesa en que vidrieros franceses, sin lugar a dudas líderes mundiales, no han cesado de desempeñar un papel importante. Respaldándose en una pericia sólida legada de generación en generación, han sabido, a cada época, innovar para poner nuevas herramientas al servicio de su creatividad. Hoy en día siguen escribiendo esta sorprendente historia o más bien "soplándola" en esta pasta de vidrio que saben dominar tan bien***
En los siglos pasados el cristal del reloj era frágil, y se rompía con facilidad. En algunos relojes de bolsillo de gran lujo se empleaba cristal de roca, un cristal natural particularmente nítido y brillante, aunque muy delicado. El empleo del reloj de pulsera convierte la fragilidad del cristal en un verdadero problema, y en casos especiales, como los relojes deportivos o militares, se recurrió a soluciones como una rejilla protectora. En la actualidad se recurre al plástico, al vidrio mineral, más duro y blanco y finalmente al cristal de zafiro para los relojes de lujo.
CLASES DE CRISTALES
Existen tres clases de cristales utilizados en los relojes de hoy en día: 1.- PLEXIGLAX: Claro y ligero tipo de plástico. 2.- VIDRIO ORDINARIO: Usado normalmente para la fabricación de ventanas, llamado "vidrio mineral". 3.- ZAFIRO SINTETICO. 4.- Algunos cristales son fabricados en una combinación de vidrio y zafiro. Por ejemplo, Seiko hace algunos relojes con cristales
hechos de vidrio mineral cubierto con una capa de zafiro sintético. Seiko llama este compuesto el material "Sapphlex".
El Plexiglax es el menos caro, su resistencia a la rotura es apreciable pero al rayado es baja. El vidrio ordinario o cristal mineral aún siendo sometido a un proceso de templado no es improbable su rotura aunque aguanta apreciablemente el rayado. El cristal de zafiro es el más caro de los tres, es prácticamente inrayable aunque es también quebradizo.
Usar su cristalería cristalina antigua
Debe ser guardado fuera de luz del sol directa, y se desalienta la humedad alta. Muchos pedazos cristalinos han pegado componentes, y daño de la luz del sol y de la humedad el pegamento. No permita que el jugo, el vino, o el vinagre se sienten en la cristalería cristalina antigua por períodos del tiempo largos. El vino de la porción en sus cristales cristalinos está muy bien, pero los aclara luego. Los líquidos ácidos pueden lixiviar el plomo fuera del cristal. Si la cristalería cristalina antigua tiene una capa polvorienta blanca, puede ser debido al plomo que lixivia fuera del artículo. No utilice ese artículo para beber . El profesional que muele y que pule es necesario quitar el residuo.
Limpieza de su cristalería cristalina antigua
Primero, quite cualquier polvo. Es la mejor hacer esto soplándolo apagado con aire conservado. No limpie el polvo lejos; puede tener partículas abrasivas finas que puedan rasguñar el artículo. Lave cuidadosamente el cristal antiguo en agua jabonosa caliente. El limpiador cristalino del chandelier es el mejor producto para lavarse, pero el jabón del plato o el detergente apacible del lavadero de los delicates funcionará, también. No utilice ningún producto que contenga el amoníaco o los fosfatos. Lávese a mano y nunca ponga el cristal en el lavaplatos. El detergente de lavaplatos y la acción vigorosa de la limpieza de lavaplatos pueden saltar, agrietar, o manchar el artículo. La cristalería cristalina antigua se debe secar al aire, no limpiado con un paño. Use los guantes sin pelusa del algodón al manejar la cristalería recientemente lavada.
El cristal se encuentra en la naturaleza en diferentes formas - ei. quarzo, cristal de roca.
CRISTAL DE VENTANA (600 d.C., Alemania)
Los romanos fueron los primeros en obtener láminas de cristal para ventanas hacia 400 a.C., pero su clima mediterráneo, muy benigno, hizo de esta innovación una mera curiosidad. El vidrio se empleaba con finalidades más prácticas, sobre todo en joyería.
Después de la invención del soplado de cristal, hacia 50 a.C., fueron posibles cristales de ventana de más calidad, pero los romanos empleaban el vidrio soplado para copas de todas las formas y medidas, destinadas a las casas particulares y a los establecimientos públicos. Muchos de esos recipientes han sido exhumados en excavaciones realizadas en antiguas ciudades romanas.
Los romanos nunca fabricaron un vidrio laminado perfecto, por la sencilla razón de que no sintieron su necesidad. El descubrimiento tuvo lugar mucho más al Norte, en climas germánicos más fríos, al comienzo de la Edad Media. En el año 600 d.C., el centro europeo de la fabricación de ventanas radicaba a orillas del Rin. Se requería una gran habilidad y un largo aprendizaje para trabajar el vidrio. Tan apreciados eran sus exquisitos productos, que el orificio del horno a través del cual el artesano soplaba el vidrio, valiéndose de un largo tubo, recibía la denominación de “agujero de la gloria”.
Los vidrieros empleaban dos métodos para obtener cristales de ventana. En el método del cilindro, cuyos resultados eran inferiores, pero que se utilizaba más extensamente, el vidriero soplaba sílice fundida para formar una esfera, que después se sometía a un movimiento de vaivén a fin de alargarla y convertirla en un cilindro. A continuación, este cilindro era cortado longitudinalmente y aplanado hasta conseguir una lámina.
En el método de corona, una especialidad de los vidrieros normandos, el artesano también obtenía una esfera por soplado, pero le adhería una varilla de hierro macizo antes de retirar el tubo de soplar. Entonces se hacía girar con rapidez la esfera y, por la fuerza centrífuga, el agujero abierto al insertarse la varilla se expandía, hasta que la masa de cristal fundido se abría y adoptaba forma de disco. Estos vidrios eran más delgados que los obtenidos con el método del cilindro, y con ellos sólo se hacían cristales de ventana muy pequeños.
Durante la Edad Media, las grandes catedrales europeas, con sus soberbias vidrieras coloreadas, monopolizaron la mayor parte del vidrio laminado fabricado en el continente. Desde las iglesias, los cristales de ventana pasaron gradualmente a las casas de los más ricos, y más tarde su uso se generalizó. La lámina más grande de vidrio de cilindro que en aquel entonces podía conseguirse
tenía una anchura aproximada de 1.20 metros, lo cual limitaba el tamaño de las ventanas de un solo cristal. Los avances en esta técnica durante el siglo XVII permitieron obtener cristales que medían casi 4 metros por algo más de 2.
En 1687, el vidriero francés Bernard Perrot, de Orleans, patentó un método para cilindrar planchas de vidrio. Se vertía vidrio en fusión sobre una gran mesa de hierro y se extendía con un pesado rodillo metálico. Este método produjo las primeras grandes láminas de vidrio con un coeficiente de deformación aceptable, propias para fabricar espejos de cuerpo entero.
FIBRA DE VIDRIO
Como su nombre indica, la fibra de vidrio consiste en filamentos de vidrio unidos entre sí para formar un hilo, que después es tejido y permite conseguir una placa rígida o flexible.
El artesano parisino Dubus Bonnel consiguió una patente para hilar y tejer vidrio en 1836, pero su proceso era complicado y de muy incómoda ejecución. Obligaba a trabajar en un recinto muy caluroso y húmedo a fin de que los delgados filamentos de vidrio no perdieran su maleabilidad, y el tejido se realizaba con extremas precauciones en telares del tipo Jacquard. Tantos eran los que entonces dudaban de que el vidrio pudiera tejerse, que cuando Dubus Bonnel presentó su petición de patente, incluyó una pequeña muestra cuadrada de tejido de fibra de vidrio.
CRISTAL DE SEGURIDAD
Irónicamente, el descubrimiento del cristal de seguridad fue el resultado de un accidente, acompañado de roturas de cristales, que sufrió en 1903 el químico francés Eduard Benedictus.
Un día, Benedictus trepó a una escalera en su laboratorio para buscar unos reactivos en un estante, e inadvertidamente hizo caer al suelo un frasco de cristal. Oyó cómo éste se rompía, pero
cuando miró abajo vio, asombrado, que los fragmentos continuaban más o menos unidos y mantenían la forma del recipiente.
Al interrogar a un ayudante, Benedictus se enteró de que el frasco había contenido una solución de nitrato de celulosa, un plástico líquido, que se había evaporado y que, al parecer había depositado en el interior una delgada película. Puesto que el frasco parecía limpio, el ayudante, muy atareado, no lo lavó, y lo devolvió directamente al estante.
De la misma forma que un accidente había llevado a Benedictus al descubrimiento, una serie de otros accidentes le permitirían darle cumplida aplicación.
En 1903, la misma semana del descubrimiento de Benedictus, un periódico de París publicó un artículo sobre la reciente racha de accidentes automovilísticos, y cuando leyó que casi todos los conductores gravemente heridos habían sufrido cortes a causa de los parabrisas destrozados, supo que su extraordinario cristal podía servir para salvar vidas.
Benedictus, durante veinticuatro horas seguidas, experimentó con capas de líquido plástico aplicadas a cristales que luego rompía. Por desgracia, los constructores de coches, que pugnaban entre sí para reducir el precio de sus nuevos y lujosos productos, no mostraron interés por el costoso cristal de seguridad para los parabrisas. La actitud predominante era que la seguridad en la conducción de un coche dependía, sobre todo, de las manos del conductor, y no del fabricante. Se incorporaron al diseño del automóvil medidas de seguridad para prevenir accidentes, pero no para minimizar los daños si se producía alguno.
Aquel cristal de seguridad no encontraría su primera aplicación práctica a gran escala hasta la primera guerra mundial, y en concreto para las máscaras antigás. A los fabricantes les resultaba relativamente fácil y económico modelar pequeños óvalos de cristal de seguridad laminado, y esas lentes proporcionaban al personal militar una protección muy necesaria y hasta entonces imposible de conseguir. Después de que los fabricantes de automóviles examinaran los buenos resultados del nuevo cristal en las condiciones extremas del campo de batalla, la principal aplicación del cristal del seguridad pasó a ser los parabrisas de los coches.
Vidrios en obras de arquitectura
10 CONCEPTOS A TENER EN CUENTA
Cuando en la selección de vidrio para la construcción sólo se tienen en cuenta sus características “visibles” como el color, las dimensiones y el espesor, se corre el riesgo de cometer errores que pueden tener como consecuencia un desempeño poco satisfactorio.Para realizar una evaluación completa, un buen análisis, se debe tener en cuenta las propiedades “invisibles” del vidrio, que son perceptibles a través de los sentidos como la audición, el confort térmico o por las consecuencias en caso de roturas.Si bien la mayor parte de los problemas que plantea la aplicación del vidrio en la construcción pueden ser eficazmente resueltos mediante vidrios básicos recocidos, como el cristal Float o los vidrios impresos Catedral, es creciente el número de aplicaciones que requieren, por razones funcionales, el empleo de vidrios procesados o de seguridad para satisfacer la perfomance deseada en cada caso específico.
CRITERIOS PARA SELECCIONAR EL VIDRIO De las adecuadas características y propiedades de un vidrio para un edificio, depende en gran mediada la obtención de los niveles deseados de confort interior.De igual modo, una decisión acertada, junto con un adecuado diseño y una correcta forma de montaje, permitirán obtener niveles racionales de consumo de energía, con menores costos de operación y mantenimiento, promoviendo simultáneamente la preservación sustentable del medio ambiente.La selección racional que permite definirlas características que debe reunir un vidrio para aplicaciones tales como fachadas integrales, ventanas o techos, implica un proceso de análisis exhaustivo y metódico.Por un lado se evaluaran simultáneamente el diseño y el destino del edificio en el marco de los factores definidos por el lugar de emplazamiento del mismo.
La orientación de sus fachadas respecto del asoleamiento, el clima y las temperaturas del sitio, la presión esperada del viento, régimen de lluvias o nevadas y la altura del edificio, son parámetros que de por sí ya definen algunas de las características y propiedades que debe reunir el vidrio en cada aplicación.De igual modo, el medio ambiente urbano lleva a considerar la intensidad de la polución sonora del lugar y evaluar cuál debe ser la capacidad de atenuación de ruido que deberá presentar una abertura. ATRIBUTOS Y FUNCIONES DEL VIDRIO La elección correcta de un vidrio para una aplicación concreta, requiere considerar una serie de características diferentes. En la mayor parte de las obras de vidriado es preciso evaluar, por lo menos, los 10 siguientes aspectos:1. Color y aspecto.2. Transparencia, traslucidez y opacidad.3. Transmisión de luz visible.4. Transmisión de calor solar radiante.5. Aislación térmica.6. Aislación acústica.7. Resistencia.8. Flexión bajo cargas dinámicas o estéticas.9. Espesor adecuado.10. Cumplimiento de criterios de seguridad. 1. COLOR Y ASPECTOEn general, los cristales que hoy se producen para el mercado presentan una gran variedad de posibilidades visuales y estéticas.Por caso, el Float incoloro, de color o reflectante brinda un amplio espectro de alternativas para satisfacer, según su modo de aplicación, variados diseños. El templado y/o el laminado son procesos que permiten aumentar su resistencia sin producir cambios perceptibles en su aspecto.Los vidrios impresos Catedral (fabricados por VASA), sean incoloros o de color, presentan una amplia gama de dibujos a los que se le agrega el vidrio armado en alambre.En general los colores de Float son tenues, por lo que su elección debe ser bien evaluada. La observación de muestras en escala real, instaladas en el sitio de la obra y en las orientaciones o posiciones a considerar, es el único método totalmente satisfactorio para tomar una decisión respecto al color.
El color aparente del vidrio resulta de la suma del color del vidrio (incoloro, gris, bronce, verde o revestido), más el color de la luz incidente (amanecer, mediodía o atardecer), más el color de los objetos vistos a través del vidrio (cortinas, persianas, etc.), más el color de los objetos reflejados (cielo, nubes u otros edificios). 2. TRANSMISIÓN DE LA LUZEl nivel de iluminación natural en el interior de un edificio depende de esta característica. En viviendas, usualmente se requiere un nivel, más alto que en obras de arquitectura comercial o de servicios. Si se desea un nivel natural elevado y simultáneamente propiedades de control solar, el Float coloreado en su masa de color verde brinda un elevado porcentaje de transmisión de luz visible aportando, al mismo tiempo, un control de la radiación solar equivalente al que se obtiene empleando Float gris o bronce del mismo espesor.Utilizando Float reflectante Eclipse o Suncool los niveles de luz transmitida son menores y sus coeficientes de sombra también.Debe observarse que el color del Float coloreado en su masa varía de acuerdo con su espesor, y a medida que éste aumenta disminuye la cantidad de luz visible transmitida. Cuando distintos vidrios se aplican en unidades de color hermético, DVH, las diferentes combinaciones harán variar el color, el aspecto y la cantidad deluz transmitida como así también las propiedades que se analizan más adelante. Variar el espesor de vidrios de color en una fachada producirá una variación de su aspecto, apreciado tanto desde el interior como desde el exterior. 3. TRANSPARENTE, TRASLUCIDO U OPACODe acuerdo a los requerimientos de diseño, el vidrio puede satisfacer, según su tipo, diferentes grados de transparencia que van desde la visión total a distintos grados de traslucidez o vidrios opacos que impiden la visión y el paso de la luz.Cuando se desea visión total el Float transparente, incoloro o de color, satisface dicha función posibilitando una visión libre de distorsión óptica.En los cristales reflectantes la visión usualmente unidireccional, se produce por la diferencia en la intensidad del nivel de iluminación a ambos lados del vidrio. La faz iluminada con más intensidad se torna un espejo.Durante el día este fenómeno impide la visión hacia el interior de un edificio. Durante la noche el efecto es inverso, siendo difícil, con la luz artificial encendida, observar hacia el exterior. En esta situación lo que sucede en el interior puede ser observado desde el exterior del edificio.Diferentes grados de privacidad visual, sin sacrificar el paso de la luz natural o artificial, pueden obtenerse empleando vidrios impresos
traslúcidos. El grado de traslucidez depende de las características, densidad y profundidad del dibujo grabado en una de sus caras del vidrio, incoloro o de color.La serigrafía constituye otra alternativa, que, según su diseño, permite una amplia gama de posibilidades para filtrar el paso de la luz y la visión.Los vidrios esmerilados u opacos, mediante diferentes procesos, constituyen otra variante para modificar la transparencia del vidrio. 4. TRANSMISIÓN DEL CALOR SOLAREl coeficiente de sombra es la mejor medida para evaluar la cantidad de energía solar radiante admitida a través de una abertura vidriada.El coeficiente de sombra compara al vidrio en cuestión respecto de un vidrio transparente incoloro de 3 mm de espesor.Los coeficientes de sombra bajos reducen la ganancia de calor solar y permiten disminuir los costos del aire acondicionado.En viviendas, el Float incoloro es frecuentemente empleado para aprovechar el calor solar y reducir las necesidades de calefacción durante el invierno.Esto también puede ser logrado mediante el empleo de cristales de control solar en casas herméticas y térmicamente bien aisladas, donde la utilización de Float incoloro en áreas vidriadas de gran superficie respecto del área cubierta, puede producir una ganancia excesiva de calor solar.Con el empleo de Float de color (con un coeficiente de sombra del orden del 0,60) pueden duplicarse las superficies vidriadas debido a su menor ganancia solar pasiva equivalente.Los cristales coloreados en su masa, también denominados absorbentes de calor, determinan la cantidad de calor que es detenido por absorción en la masa del vidrio. La absorción de calor eleva la temperatura del vidrio, y cuando ésta es excesiva puede, en determinadas situaciones, causar la fractura de un vidrio recocido.Los cristales reflectantes también absorben calor, hecho que no puede ser ignorado. En dichas situaciones deberán adoptarse los recaudos necesarios, verificando el estado y situación de sus bordes y/o aumentando la resistencia a la tracción templando el vidrio. 5. AISLACION TÉRMICAEl coeficiente de transmitancia térmica K (W/m2), expresa la aislación que ofrece el vidrio al paso del calor que, por conducción y convección superficial, fluye a través de su masa. Medido como la diferencia de temperatura aire/aire, a ambos lados del vidrio, su valor no varía en forma apreciable con el espesor del vidrio pues éste siempre tiene una
magnitud relativamente pequeña si la comparamos con los espesores de otros materiales de construcción.El coeficiente 'K' de un vidrio, incoloro, de color o reflectante, entre 4 y 10 mm de espesor es del orden de 5,4 W/m2 K.Cuando se emplean dos hojas de vidrio separadas con una cámara de aire, quieto y seco, con un espesor entre 6 y 12 mm, la resistencia térmica que ofrece el aire en dichas condiciones, hace que el valor K sea del orden de 2,9 W/m2 K.Una unidad de doble vidriado hermético (DVH), permite reducir en un 50% las perdidas y/o ganancias del calor producido por los sistemas de calefacción y/o el admitido por radiación solar a través de las ventanas.En la practica un DVH permite aumentar un 10% el tamaño de las superficies vidriadas sin comprometer el balance térmico del edificio respecto de un vidriado simple.Asimismo, elimina las corrientes conectivas del aire junto a la ventana y la posibilidad de empañado de los vidrios por condensación de humedad.Desde el punto de vista del confort térmico, un DVH elimina la sensación de 'muro frío' pues la temperatura de la superficie del vidrio interior es cercana a la del ambiente.Su aplicación permite disminuir la necesidad de calefacción reduciendo el consumo de energía y los costos de operación del edificio. 6. AISLACION ACÚSTICA Por efecto de masa, un vidrio grueso presenta un índice de aislación acústica mayor que uno de poco espesor. El Float de fuerte espesor es muy efectivo para aislar el ruido del tránsito automotor, caracterizado por presentar una baja frecuencia promedio.El Float laminado con PVB, empleando cristales de espesor liviano, es eficaz para aislar frecuencias más altas, características de la voz y conversación humana.Combinando Float de fuerte espesor y láminas gruesas de polivinil de butiral (PVB se obtiene una combinación de ambas variantes.No obstante, ciertos ruidos como los producidos por las aspas de un helicóptero, de muy baja frecuencia requieren soluciones más sofisticadas para alcanzar los niveles de aislación deseados.La interposición de una cámara de aire contribuye a incrementar la capacidad de aislación sólo cuando su espesor es del orden de 50 a 200 mm.En unidades de DVH con cámaras de 6 a 12 mm de espesor, para lograr niveles de aislación acústica superiores a 30 (dB) deberá emplearse Float grueso y/o laminado con PVB en su composición.
Siempre debe tenerse presente que el valor final de aislación acústica de una abertura depende también de su cierre hermético al paso del aire.En obras de reemplazo de vidrios y/o renovación de aberturas, con exigencias de aislación contra el ruido, deberá tenerse en cuenta que para que el usuario perciba una mejora respecto de la situación anterior, el incremento de aislación acústica deberá ser no menor de 5 a 7 dB.En casos de áreas muy ruidosas, el nivel de aislación deberá ser mayor para alcanzar el confort acústico deseado. 7. RESISTENCIASegún su función, el vidrio debe hacer frente a una serie de esfuerzos y solicitaciones mecánicas. Por lo tanto definir su espesor, tipo y sistema de sujeción en una carpintería o abertura requiere analizar una serie de factores, a menudo interrelacionados entre sí.La presión del viento es una de las principales solicitaciones a las que es sometido un vidrio. La Norma IRAM 12565 indica el método de cálculo del espesor conveniente para vidrios, soportados en sus 4 bordes, sometidos a presión por carga del viento.Templando una hoja de Float se cuadruplica su resistencia. No obstante, cuando es sometido a esfuerzos de larga duración, su resistencia, por efecto de fatiga, puede disminuir a la mitad. Ejemplos de ello pueden ser los vidrios de observación subacuática en grandes acuarios, techos vidriados con acumulación de nieve y los vidrios sometidos a esfuerzos de corta duración como el producido por ráfagas de viento huracanado.El Float laminado, cuando es sometido a esfuerzos de corta duración a temperatura ambiente, tiene la misma resistencia que el Float monolítico de espesor equivalente.Un DVH simétrico, con ambos vidrios del mismo tipo y espesor, es casi el doble de resistente a la presión del viento que un vidrio solo del espesor considerado. El vidrio tiene una posibilidad finita y su resistencia no puede ser apreciada con exactitud.Por estas razones, una buena práctica de diseño siempre debe considerar la posibilidad de rotura y la de sus consecuencias. El vidrio recocido se rompe en grandes trozos sin aristas filosas, permaneciendo la mayor parte de la piezas adheridas al marco. El vidrio templado lo hace en forma segura desgranándose en pequeños trozos sin aristas cortantes. El vidrio laminado con PVB ofrece una elevada resistencia a la penetración. En caso de rotura los trozos de vidrio quedan adheridos al polivinil, impidiendo su caída y manteniendo el conjunto dentro del marco, sin interrumpir el cerramiento ni la visión. 8. REFLEXIÓN BAJO CARGAS
Un vidriado vertical, soportado en sus cuatro bordes, usualmente presenta una flexión bajo carga muy pequeña. Duplicando la carga la deflexión no aumentará al doble. En vidrios de grandes dimensiones su espesor puede ser calculado de acuerdo con una flexión admitida antes de que la rotura se manifieste.Debe recordarse que a igual espesor de vidrio recocido, laminado o templado, a temperatura ambiente, todos se flexionarán del mismo modo.Un paño de vidrio sujeto sólo en dos bordes paralelos, respecto de otro de iguales dimensiones sujeto en todo su perímetro, siempre debe tener el espesor mayor necesario para mantener un grado de flexión admisible frente a las cargas del viento. Cuando las dimensiones de sus lados sin soportar son considerables, debe recurrirse al empleo de contravientos.Los vidrios en techos o aplicados en forma inclinada deben tener en cuenta el peso propio del vidrio junto con las demás solicitaciones a las que es sometido. 9. ESPESOREn su definición intervienen gran parte de los aspectos ya enumerados. De la evaluación del espesor de un vidrio, incoloro o de color, dependen no sólo su resistencia sino también otras prestaciones esperadas por su aplicación, como por ejemplo: el aspecto, la transmisión de luz visible, su coeficiente de sombra y su capacidad de aislación térmica.Ante dudas en adoptar determinado espesor para soportar la presión del viento u otros esfuerzos semejantes, siempre se aconseja adoptar el espesor mayor. 10. CUMPLIENDO CRITERIOS DE CALIDADLa elección de un vidrio debe tener siempre presente las posibles consecuencias en caso de rotura.Las Normas IRAM 12595 y 12596, establecen las características que debe reunir un vidrio sometido a la posibilidad de impacto humano accidental y definen las áreas de riesgo en las que deben emplearse vidrios de seguridad y/o laminados.Los vidrios denominados de seguridad se llaman así por que en caso de rotura lo hacen en forma segura y/o minimizan las consecuencias en caso de accidentes. TIPOS, DEFINICIONES, CRITERIOS Y CARACTERISTICAS
DE LOS VIDRIOS Y CRISTALES. Cristales reflectantes
Los cristales reflectantes ofrecen altas prestaciones. Tienen poder de reflexión de la luz y de la energía solar mediante la aplicación en caliente de una capa de óxidos metálicos sobre la superficie del vidrio a la salida del horno. Gracias a la naturaleza de estos óxidos, la capa obtiene una resistencia y estabilidad que perduran en el tiempo.
Esto explica que este pueda utilizarse en cristal monolítico, la capa puede ser orientada hacia el exterior o el interior del edificio.
Cristales Incoloros o de Color
El color de los cristales se obtiene mezclando óxidos metálicos en la masa del vidrio durante el proceso de fabricación. Los cristales de color pueden encontrarse en bronce o en gris, variando la intensidad del mismo según el espesor del vidrio. Armoniza fácilmente con el conjunto de materiales utilizados en las fachadas de los edificios modernos, pues ofrece un aspecto externo poco reflectante.
Cristales de baja emisividad
Este cristal está revestido con una fina capa transparente de óxidos metálicos de gran resistencia que le permite ser utilizado como cristal monolítico, o en doble carpintería. Como cristal aislante puede conseguir coeficientes k particularmente favorables.
CombinacionesLos cristales reflectantes, incoloros, de color y de baja emisividad pueden templarse o esmaltarse; pueden ser utilizados en cristal monolítico, o combinados entre ellos también con cristal claro para obtener laminado con dobles acristalamientos. Estas múltiples posibilidades de combinación, permiten la elaboración de una amplia gama de cristales, cuyo fin es responder a todas las exigencias específicas que cualquier proyecto arquitectónico pudiera requerir.
DEFINICIONESCaracterísticas fotométricas y térmicas
La función básica del cristal reflectivo y cristal de color, bronce o gris, es reducir la entrada del calor en el verano, mientras que el vidrio de baja
emisividad tiene por fin principal, disminuir las pérdidas de calor en invierno. La combinación de estos cristales permite conjugar sus respectivas ventajas consiguiendo un considerable ahorro de energía, tanto en invierno como en verano (disminuyendo los gastos de calefacción o refrigeración).Las características fotométricas y térmicas, recogidas en el cuadro que figura en esta guía, muestra las prestaciones de estos distintos acristalamientos. Estas se han calculado a partir delas siguientes definiciones:
Transmisión Luminosa (TL) Haz luminoso transmitido a través del cristal con relación al haz luminosos incidente expresado por la norma CIE D65, cuya densidad espectral varía de 380nma 780nm.
Reflexión Luminosa (RL) Haz luminoso reflejado por el cristal con relación al haz luminoso incidente por la norma CIE D65.
Transmisión Ultravioleta (UV) Fracción de la radiación ultravioleta (campo espectral entre 280 y 380 mm.)
Transmisión Energética Directa (TED) Fracción del haz energético solar transmitido directamente a través del cristal sin variar la longitud de onda. Reflexión Energética (RE) Fracción del haz energético solar reflejado por el cristal.
Absorción Energética (AE) Fracción del haz energético solar absorbido por los cristales que forman el muro acristalado. La energía absorbida será automáticamente reflejada hacia el exterior y el interior en cantidades variables que dependerán de las características de los cristales, de la velocidad del aire en el interior o en el exterior, así como de las temperaturas externa e interna.
Factor solar (FS) o transmisión energética solar. El factor solar es la relación entre la cantidad energética solar total que entra en el edificio a través del acristalamiento y la cantidad energética solar incidente.
Esta energía total es la suma de la energía que entra por transmisión directa (TED) y la energía cedida por los cristales del ambiente interior una vez calentado por la absorción energética (AE). Estos cálculos se basan en los criterios siguientes:
1. posición de la luz solar a 30º por encima del horizonte en un plano perpendicular a la fachada;2. temperatura ambiente igual a la temperatura ambiente exterior;3. coeficiente de intercambio térmico superficial:interior: 8W/m2K
exterior: 23W/m2K
Coeficiente Shading (SC) El coeficiente Shading puede encontrarse directamente en las tablas de energía calculadas para el acondicionamiento de aire. Se obtiene un coeficiente dividiendo el factor solar pro 0.87 que es el factor solar que corresponde a un vidrio claro de 3mm.Coeficiente Shading de onda corta (SWSC) Transmisión energética directa dividida por 0.87Coeficiente Shading de onda larga (LWSC) Parte de la energía absorbida y liberada al interior dividida por 0.87.
Coeficiente k Coeficiente de transmisión térmica del muro determinado por la cantidad de calor por unidad de tiempo, expresado en vatios, transmitido a través de una superficie de 1m2 por cada grado de diferencia entre el interior y el exterior. El coeficiente k se emplea para calcular los coeficientes de intercambio térmico de las superficies bajo las siguientes bases:
interior: 8W/m2K
exterior: 23W/m2KLa falta de suficiente información sobre la perfomance en servicio y sobre las propiedades de los materiales ha dado como resultado diversas fallas en los cerramientos de los edificios.
Fallas en las carpinterías y sus componentes: burletes, juntas, herrajes, dilataciones, anclajes, etc.
Fallas en los cristales: rajaduras, roturas, excesivas deformaciones, reflejos indeseados, disminución excesiva de luz natural, etc.
Fallas en el sistema total de cerramiento: excesivo calor, excesivo frío, condensación sobre las ventanas, excesivo nivel de ruidos, permeabilidad al aire o al agua, etc. Por otra parte la inapropiada aplicación de la tecnología ha provocado más daño a la arquitectura moderna que cualquier otro aspecto del diseño.
Una adecuada elección de los cristales y sus técnicas de colocación elimina este tipo de problemas.En el presente artículo daremos un panorama completo de los criterios de elección y las características que podemos encontrar en los cristales disponibles hoy en el mercado. CRITERIOS DE ELECCION La elección de los cristales se basa en los siguientes siete criterios:
Criterio ambiental: preservar las condiciones de confort en el ambiente interior: temperatura, humedad, velocidad del aire, nivel de ruidos, nivel de iluminación, etc.
Criterio estructural: los cristales deben ser estructuralmente estables y no tener deformaciones al soportar las cargas de su propio peso, las del viento, nieve, terremotos, etc. y además se debe estudiar la manera en que el cerramiento influirá en la estructura del edificio.
Criterio económico: el costo es una de las mayores preocupaciones de propietarios y profesionales hoy día. El costo total de los cerramientos puede alcanzar del 5 al 20% del total de la obra, dependiendo si se trata de una vivienda o de una torre de oficinas. El costo de los cristales se debe tener en cuenta en las primeras etapas del diseño, ya que una vez tomada la decisión, pretender reducir el costo seguramente implicará tener que disminuir la calidad o directamente tener que cambiar todo el sistema de cerramiento.
Criterio de leyes y reglamentos: en los códigos de edificación de la mayoría de los países del mundo hay muchos requerimientos para los cerramientos y sus materiales. Normalmente esos requerimientos se
refieren a diseño estructural, y a seguridad para las personas. En nuestro país está próxima a salir la reglamentación referente a cristales de seguridad en áreas de riesgo (barandas, puertas vidriadas, claraboyas, etc.)
Criterio estético: la apariencia exterior de los edificios es hoy día una de las primeras exigencias que se le impone a un cerramiento. Los cristales a veces son prácticamente el protagonista principal en la fachada de un edificio. Los colores, volúmenes, reflejos y texturas de los materiales, son todas características a tener en cuenta.
Criterio de colocación: los métodos de instalación también se deben tener en cuenta en la elección de los cristales. Factores tales como facilidad de izado y de instalación, fragilidad, peso y dimensiones deben ser consideradas.
Criterio de mantenimiento: tres son los tipos de mantenimiento que se deben tener en cuenta. El primero es la limpieza regular que en el caso de los cristales adquiere una importancia superlativa. El segundo es el mantenimiento preventivo, sobre todo en lo referente a materiales de colocación y juntas: burletes, selladores, etc. El tercero es el reemplazo de componentes. Todos los materiales tienen una vida útil al cabo de la cual se hace necesario su reemplazo o reparación. En el caso de los cristales su vida es extraordinariamente más larga que en el resto de los materiales, pero de cualquier manera es conveniente tener en cuenta la posibilidad de reemplazos debido a roturas o rayaduras. CARACTERISTICAS DE LOS CRISTALES Encuadrando en los criterios enumerados, la correcta elección del cristal para una aplicación en particular, requiere considerar las características propias de los cristales (aparte de las que vamos a enumerar hay otras como planitud, dificultad de limpieza, etc. que también deben ser consideradas).1.Color y apariencia
En los cristales de hoy día hay una amplia gama de colores disponibles. En cristales reflectivos, para realzar el color del cristal de base (sustrato) se usa la superficie reflectiva en la cara #2 (esto es decir que se orienta
la cara con el recubrimiento reflectivo hacia el interior del edificio). En general los colores de los cristales son muy suaves, por lo que deben ser cuidadosamente analizados. El único método satisfactorio es la instalación de una muestra de tamaño real en la ubicación y orientación real en el proyecto. El color aparente del cristal (el que se ve) es la suma de varios factores:
El color del cristal en sí (incoloro, verde, azul verde, gris, etc.).
El espesor del cristal.
El recubrimiento reflectivo (se usan diferentes metales de recubrimiento como titanio, plata, etc., con diferentes densidades y con diferentes procesos de aplicación).El color de la interlamina (PVB) si es que se usa cristal laminado.
El color de la luz incidente (luz del mediodía, amanecer o atardecer).
El color de los objetos que se ven a través del cristal (cortinas, aislaciones, etc.)El color de los objetos que se reflejan en el cristal (cielo, nubes, etc.). Obviamente la apariencia total cambiará a medida que cambien estos componentes individuales.
La combinación de diferentes cristales e interlaminas en cristales laminados o en unidades de doble vidriado pueden cambiar el color total y la apariencia así como las propiedades.
2.Transmisión lexión de luz
Con este valor se determinan los niveles de iluminación natural en el interior del edificio. Las aplicaciones residenciales normalmente requieren niveles más altos de iluminación natural que los edificios comerciales. Si se requiere un alto nivel de transmisión de luz con algo de control de la transmisión de energía solar al mismo tiempo, hay cristales como el azul-verde (blue-green) por ejemplo que se pueden usar para proveer tanta luz natural como en un cristal incoloro y dar al mismo tiempo un control solar como con un cristal bronce o gris.
Si se quiere aumentar el control solar usando cristales reflectivos, se incurrirá en una reducción de la transmisión de luz.
3. Transmisión de energía solar y absorción
El Coeficiente de Sombra (CS) es la mejor medida de cuánta energía solar es admitida a través de una abertura vidriada. El CS compara el cristal en cuestión con una lámina monolítica de 3 mm de cristal incoloro. Un bajo Coeficiente de Sombra reduce las ganancias de energía solar y ahorra costos de aire acondicionado.
Los vidriados residenciales normalmente utilizan las ganancias solares como ventaja en el invierno. Estas ganancias pueden realizarse aún en el caso de cristales de control solar porque en una casa bien aislada hay un plus de energía solar disponible cuando la superficie vidriada excede el 10% de la superficie cubierta. Si se usara un cristal de control solar con un CS de 0.5, una ventana de superficie igual al 20% de la superficie del ambiente daría las mismas ganancias solares porque la reducción en la transmisión de luz es equilibrada por la mayor superficie vidriada.
4. Seguridad
Se dice que un cristal es seguro cuando no se rompe o si se rompe lo hace en forma segura para las personas. Obviamente el concepto de seguridad está relacionado directamente con el riesgo que se considera. Si el riesgo es de caída o de paso a través del cristal, existen los cristales laminados que eliminan totalmente ese riesgo. El cristal laminado tiene la propiedad de que una vez roto permanece en su lugar sin caer y sin dejar pasar a través del mismo. Un ejemplo muy claro de esto lo constituyen los parabrisas de los automóviles. Hoy en día todos los parabrisas se fabrican con cristal laminado por los riesgos de impactos y de caída en caso de rotura del parabrisas.
Si el riesgo es de astillas que puedan lastimar los cristales son tratados térmicamente con lo cual se aumenta su resistencia en casi cuatro veces y además si se rompe lo hace en pequeñas fracciones de no más de 7 mm inofensivas. Prácticamente cualquier tipo de cristal se puede laminar y/o templar.
5. Aislación térmica
Los cristales como cualquier material tienen una propiedad que se denomina conductibilidad térmica. Esta determina la cantidad de calor que ese material deja pasar por cada mm de espesor y por cada grado centígrado de diferencia de temperatura entre un lado y otro del material. El valor K que normalmente informan los fabricantes de cristales precisamente mide esa cantidad. Cuanto más grande es el valor K mayor la cantidad de calor que pasará y por consiguiente es menor su valor de Aislación.
Hay cristales compuestos por más de un cristal con la interposición de una o más cámaras que contienen aire atmosférico o algún gas inerte con lo cual se consiguen altísimos valores de Aislación térmica (Bajos valor de K).
6. Aislación acústica
Cristales más pesados (más gruesos) transmiten menos el sonido que los más livianos (más finos). El cristal grueso es muy efectivo para detener los sonidos de baja frecuencia como los ruidos del tráfico mientras que el fino cristal laminado es muy efectivo para controlar los sonidos de frecuencias altas como la conversación de las personas, etc. Un laminado de cristales de gruesos espesores combina lo mejor de ambos métodos, en algunos casos se puede requerir un completo análisis de las respuestas del cristal a diferentes frecuencias.
7. Resistencia
Por medio de tratamientos térmicos se puede variar la resistencia de los cristales. La resistencia se puede duplicar por medio del termoendurecido o cuadruplicar por medio del templado.Se debe hacer notar que los cristales sufren un efecto de fatiga estática que hace que solo resistan la mitad bajo cargas de larga duración (nieve, acuarios, pisos, etc.) en comparación con cargas de corta duración (ráfagas de viento).
El cristal monolítico es casi de la misma resistencia que un cristal laminado del mismo espesor cuando éste es sometido a cargas de corta duración a temperatura ambiente. Un doble cristal hemático donde las dos láminas son del mismo espesor, es prácticamente el doble de
resistente bajo cargas uniformes de viento que cada una de las láminas por sí solas.
El cristal tiene una cierta probabilidad de rotura. Su resistencia no puede ser prevista con exactitud. Por esta razón es que una buena práctica de diseño siempre considera la probabilidad de roturas. Los cálculos normalmente se realizan con una probabilidad de rotura de 8 piezas de cada 1000.
8. Deformación bajo cargas
Una hoja de cristal soportada en sus 4 bordes no deformará linealmente bajo las cargas. Esto quiere decir que si se duplica la carga no se duplicará la deformación típicamente para grandes dimensiones, el espesor se calculará para las deformaciones admisibles antes que se alcancen los límites de la resistencia. Es importante destacar que iguales espesores de cristal crudo, termoendurecido, templado y laminado (a temperatura ambiente o menos), todos tendrán las mismas deformaciones sometidos a cargas iguales.
9. Costo
El costo de los cristales es de suma importancia para propietario y arquitecto por las tan comunes y conocidas restricciones presupuestarias. Este costo, en edificios en altura suele variar aproximadamente entre el 3 y el 10% del costo directo total de la construcción (excluyendo gastos generales, beneficio y honorarios). Es importante considerar el costo de los cristales en las etapas más tempranas del diseño puesto que una vez que se tomó una decisión sobre el uso de un cristal, la única manera de reducir su costo es reducir la calidad o seleccionar un nuevo material. En cualquiera de ambos casos esto traerá problemas: si se reduce la calidad, seguramente aparecerán problemas de fallas del material, falta de aislación, etc. En muchos casos cuando se realizan cambios en el diseño, no se les dedica la misma cantidad de tiempo de estudio de los detalles por parte de todos los profesionales involucrados en la obra (asesores estructurales, termomecánicos, etc.). Además a todo esto se suma el hecho de que una reducción en la calidad o un cambio en los materiales de vidriado resultará decepcionante para aquellas personas que esperaban algo mejor de lo que están recibiendo.
Cristal
Para otros usos de este término, véase Cristal (desambiguación).
En física del estado sólido y química, un cristal es un sólido homogéneo que presenta un orden
interno periódico de sus partículas reticulares, sean átomos, iones o moléculas. La palabra
proviene del griego crystallos, nombre que dieron los griegos a una variedad del cuarzo, que hoy
se llama cristal de roca. La mayoría de los cristales naturales se forman a partir de
lacristalización de gases a presión en la pared interior de cavidades rocosas llamadas geodas. La
calidad, tamaño, color y forma de los cristales dependen de la presión y composición de gases en
dichas geodas (burbujas) y de la temperatura y otras condiciones del magma donde se formen.
Aunque el vidrio se suele confundir con un tipo de cristal, en realidad no posee las propiedades
moleculares necesarias para ser considerado como tal. El vidrio, a diferencia de un cristal, es
amorfo. Los cristales se distinguen de los sólidos amorfos, no solo por su geometría regular, sino
también por la anisotropía de sus propiedades (no son las mismas en todas las direcciones) y por
la existencia de elementos de simetría. Los cristales están formados por la unión de partículas
dispuestas de forma regular siguiendo un esquema determinado que se reproduce, en forma y
orientación, en todo el cristal y que crea una red tridimensional. En un cristal, los átomos e iones se
encuentran organizados de forma simétrica en redes elementales, que se repiten indefinidamente
formando una estructura cristalina. Estas partículas pueden ser átomos unidos por enlaces
covalentes (diamante y metales) o iones unidos por electrovalencia (cloruro de sodio). En otras
palabras, los cristales podrían considerarse moléculas colosales, que poseen tales propiedades, a
pesar de su tamaño macroscópico. Por tanto, un cristal suele tener la misma forma de la estructura
cristalina que la conforma, a menos que haya sido erosionado o mutilado de alguna manera.
Del estudio de la estructura, composición, formación y propiedades de los cristales se ocupa
la cristalografía.
Índice
[ocultar]
1 Tipos de cristales
o 1.1 Cristales sólidos
o 1.2 Cristales líquidos
o 1.3 Cristales iónicos
o 1.4 Cristales covalentes
o 1.5 Cristales moleculares
o 1.6 Cristales metálicos
2 Elementos de simetría de un cristal
3 Sistemas cristalinos
4 Propiedades físicas, simetría: leyes de Pierre Curie y propiedades ópticas no lineales
5 Véase también
6 Enlaces externos
[editar]Tipos de cristales
[editar]Cristales sólidos
Aparte del vidrio y las sustancias amorfas, cuya estructura no aparece ordenada sino corrida, toda
la materia sólida se encuentra en estado cristalino. En general, se presenta en forma de agregado
de pequeños cristales(o policristalinos) como en el hielo, la rocas muy duras, los ladrillos, el
hormigón, los plásticos, los metales muy proporcionales, los huesos, etc., o mal cristalizados como
las fibras de madera corridas.
También pueden constituir cristales únicos de dimensiones minúsculas como el azúcar o la sal, las
piedras preciosas y la mayoría de los minerales, de los cuales algunos se utilizan en tecnología
moderna por sus sofisticadas aplicaciones, como el cuarzo de los osciladores o los
semiconductores de los dispositivos electrónicos.
[editar]Cristales líquidos
Algunos líquidos anisótropos (ver anisotropía), denominados a veces "cristales líquidos", han de
considerarse en realidad como cuerpos mesomorfos, es decir, estados de la materia intermedios
entre el estado amorfo y el estado cristalino.
Los cristales líquidos se usan en pantallas (displays) de aparatos electrónicos. Su diseño más
corriente consta de dos láminas de vidrio metalizado que emparedan una fina película de sustancia
mesomorfa. La aplicación de una tensión eléctrica a la película provoca una intensa turbulencia
que comporta una difusión local de la luz, con la cual la zona cargada se vuelve opaca. Al
desaparecer la excitación, el cristal líquido recupera su transparencia.
Cristal de rubí antes de ser pulido y resanado.
Las propiedades de los cristales, como su punto de fusión, densidad y dureza están determinadas
por el tipo de fuerzas que mantienen unidas a las partículas. Se clasifican en: iónico, covalente,
molecular o metálico.
[editar]Cristales iónicos
Los cristales iónicos tienen dos características importantes: están formados de enlaces cargados y
los aniones y cationes suelen ser de distinto tamaño. Son duros y a la vez quebradizos. La fuerza
que los mantiene unidos es electrostática. Ejemplos: KCl, CsCl, ZnS y CF2. La mayoría de los
cristales iónicos tienen puntos de fusión altos, lo cual refleja la gran fuerza de cohesión que
mantiene juntos a los iones. Su estabilidad depende en parte de su energía reticular; cuanto mayor
sea esta energía, más estable será el compuesto.
[editar]Cristales covalentes
Los átomos de los cristales covalentes se mantienen unidos en una red tridimensional únicamente
por enlaces covalentes. El grafito y el diamante, alótropos del carbono, son buenos ejemplos.
Debido a sus enlaces covalentes fuertes en tres dimensiones, el diamante presenta una dureza
particular y un elevado punto de fusión. El cuarzo es otro ejemplo de cristal covalente. La
distribución de los átomos de silicio en el cuarzo es semejante a la del carbono en el diamante,
pero en el cuarzo hay un átomo de oxígeno entre cada par de átomos de silicio.
[editar]Cristales moleculares
En un cristal molecular, los puntos reticulares están ocupados por moléculas que se mantienen
unidas por fuerzas de van der Waals y/o de enlaces de hidrógeno. El dióxido de azufre (SO2) sólido
es un ejemplo de un cristal molecular al igual que los cristales de I2, P4 y S8. Con excepción del
hielo, los cristales moleculares suelen empaquetarse tan juntos como su forma y tamaño lo
permitan. Debido a que las fuerzas de van der Waals y los enlaces de hidrógeno son más débiles
que los enlaces iónicos o covalentes, los cristales moleculares suelen ser quebradizos y la mayoría
funden a temperaturas menores de 100 °C.
[editar]Cristales metálicos
La estructura de los cristales metálicos es más simple porque cada punto reticular del cristal está
ocupado por un átomo del mismo metal. Los cristales metálicos por lo regular tienen una estructura
cúbica centrada en el cuerpo o en las caras; también pueden ser hexagonales de
empaquetamiento compacto, por lo que suelen ser muy densos. Sus propiedades varían de
acuerdo a la especie y van desde blandos a duros y de puntos de fusión bajos a altos, pero todos
en general son buenos conductores de calor y electricidad.
[editar]Elementos de simetría de un cristal
Los cristales presentan generalmente elementos de simetría que son ejes, planos o centros. Un
cristal es invariante con relación a un eje de orden Q, si el conjunto de las propiedades del cristal
son las mismas a lo largo de dos direcciones, que se deducen una de otra por una rotación de
un ángulo 2N/Q radianes en torno a ese eje. Por lo que, como consecuencia de su triple
periocidad, se demuestra que el medio cristalino sólo puede poseer ejes de orden 2,3,4 ó 6.
Son muchos los métodos existentes para determinar la simetría y la estructura de un cristal, en
particular el goniómetro óptico y el microscopio polarizante y sobre todo la difracción de rayos X
[editar]Sistemas cristalinos
Si se tienen en cuenta los elementos de simetría, se pueden distinguir siete sistemas cristalinos,
que toman el nombre de una figura geométrica elemental. Como son:
1. Cúbico (cubo)
2. Tetragonal (prisma recto cuadrangular)
3. Ortorrómbico (prisma recto de base rómbica)
4. Monoclínico (prisma oblicuo de base rómbica)
5. Triclínico (paralelepípedo cualquiera)
6. Romboédrico (paralepípedo cuyas caras son rombos)
7. Hexagonal (prisma recto de base hexagonal)
Las diversas formas de un mismo cristal pueden proceder de dislocaciones, por los vértices o por
las aristas, de la forma típica. Estas modificaciones se pueden interpretar a partir del conocimiento
de la estructura reticular de un cristal.
El conjunto de caras externas que limita un cristal constituye una forma cristalina. Estas caras se
deducen unas de otras por acción de las operaciones de simetría del cristal.
[editar]Propiedades físicas, simetría: leyes de Pierre Curie y propiedades ópticas no lineales
Las relaciones que existen entre los fenómenos físicos y la simetría se conocen desde hace
tiempo, pero fueron concretadas a del S.XIX, por Pierre Curie, que las expresó en forma de
principios que suelen llamarse leyes de Curie. En general puede considerarse que un fenómeno
físico traduce una relación de causa a efecto. Curie planteó en principio que la dismetría que se
encuentra en los efectos debe preexistir en las causas, pero que, por el contrario, los efectos
pueden ser más simétricos que las causas.
A partir de estas consideraciones es posible demostrar que ciertas simetrías cristalinas son
incompatibles con la existencia de ciertas propiedades físicas. Por ejemplo, un cristal no puede
estar dotado de poder rotatorio si es superponible a su imagen en un espejo; del mismo modo un
cristal es piroeléctrico, es decir, posee una polarización eléctrica espontánea, sólo si pertenece a
uno entre diez de los 32 grupos cristalográficos.
A partir de un razonamiento que afecta a esas consideraciones de simetría, Curie descubrió
la piezoelectricidad, es decir, la presencia de una polarización eléctrica cuando se aplica una
presión. Ese efecto, que, en particular, no puede aparecer en los cristales que poseen un centro de
simetría, ha sido objeto de un gran número de aplicaciones (osciladores, relojes de cuarzo,
cabezales de fonocaptores, micrófonos, sonars, etc.).
Producto: Vidrio FloatFabricacion:
Desarrollado por Pilkington en 1952, es hoy el estándar para la producción de vidrio de alta calidad. En general, el vidrio float se somete a procesos adicionales antes de su utilización. Con este proceso, que al principio sólo producía vidrio de 6 mm, ahora se producen espesores de entre 4 mm y 25 mm. Una mezcla precisa de materias primas se funde en el horno. Sale a unos 1000°C, en forma de tira continua a un baño de estaño fundido en una atmósfera controlada, extendiéndose y formando una superficie nivelada. El espesor se controla por la velocidad con que la tira de vidrio sale del baño de estaño. Luego del recocido (enfriado controlado), el vidrio emerge como un producto pulido "a fuego" con superficies paralelas.
Caracteristicas:
El vidrio Float es un cristal plano transparente, libre de distorsión que tiene sus caras planas y paralelas con sus superficies brillantes, pulidas a fuego. De espesor constante y masa homogénea presenta una transparencia perfecta. Es el único vidrio que satisface las exigentes normas internacionales de calidad vigentes en la industria automotriz. Para reducir el ingreso de calor solar radiante y disminuir las molestias causadas por una excesiva luminosidad, se produce coloreado en su masa y/o con un revestimiento reflectivo aplicadosobre una de sus caras.
Ventajas de su uso:
Superficies planasAlta transmisión de luzClaridad ópticaPuede templarse o laminarse para vidrios de seguridadPuede platearse para fabricar espejosApto para serigrafía, tratamientos al ácido y decoración con materiales cerámicos.
FLOAT PROCESADO:
Producido a partir del float básico, incoloro o de color, empleando según las
propiedades del producto que se desea obtener, diferentes procesos de manufactura. Según su función se denomina float de seguridad, aislante térmico y acústico y/o decorativo.
FLOAT TEMPLADO:
Se obtiene calentando el float hasta un punto cercano a su ablandamiento para ser bruscamente enfriado. Sus propiedades respecto del float sin procesar son: presenta una resistencia al impacto 4 a 5 mayor. Resiste cambios bruscos de temperatura de hasta 250°. En caso de rotura se fragmenta en trozos pequeños sin presentar aristas cortantes.
FLOAT LAMINADO:
Compuesto por dos o mas hojas de float, unidas íntimamente por interposición de laminas de polivinil butiral. Según el número y naturaleza de sus componentes, brinda propiedades que van desde una seguridad simple hasta una protección antibala. En caso de rotura, los trozos quedan adheridos al polivinil, impidiendo su caída y manteniendo el conjunto dentro del marco, sin interrumpir el cerramiento ni la visión.
FLOAT TEMPLADO ESMALTADO:
Opaco a la luz. Una de sus caras esta revestida con esmalte cerámico vitrificado, inalterable con el transcurso del tiempo.
FLOAT CRISTAL FLOTADO
Usualmente denominado cristal, es un vidrio transparente de caras planas y paralelas que presenta superficies brillantes pulidas a fuego. Dichas características aseguran una visión libre de distorsión. Incoloro o coloreado en su masa, se produce en hojas de gran tamaños dimensiones normalizadas que permiten su aprovechamiento.
Adhesivos para cristales y vidriosPrevio a la exposición de los adhesivos, pegamentos y selladores utilizados para la realización de uniones concristales, se ha de matizar que el término cristal utilizado en esta sección hace referencia al vidrio, generalmente usamos la palabra cristal para denominar al material transparente, resistente y frágil que químicamente se conoce como vidrio.
Actualmente el uso de los adhesivos o pegamentos como producto de unión entre cristales y otros materiales está muy extendido, de hecho es el método de unión por excelencia dadas las características que poseen los vidrios o cristales, a continuación se cita algunos ejemplos donde se utilizan adhesivos como materiales de unión de cristales.
Pegado vidrios y lunas frontales, laterales y traseros en vehículos. Pegado de ventanas al marco o estructura. Pegado de cristales a la montura de la gafa.
Fabricación de acuarios, etc...
Al igual que ocurre con el resto de las uniones realizadas mediante adhesivos, la selección del adhesivo idóneo para la correcta unión de cristales o vidrios dependerá entre otros factores de:
Las cargas, tensiones y elongaciones a la cual debe resistir el cristal o vidrio. Requerimientos técnicos y funcionales de la unión. Costes de fabricación y coste de los materiales utilizados. Requerimientos ambientales y de seguridad laboral.
Adhesivos de poliuretano
Debido a la gran elasticidad o elongación que presentan estos adhesivos, los adhesivos de poliuretano resulta una buena opción para el uso de uniones con cristales o vidrios que necesitan transmitir esfuerzos, el principal inconveniente que presentan estos adhesivos es la pobre resistencia a la radiación ultra violeta que presentan, por ello es necesario la aplicación de recubrimiento opaco que evite la exposición de la luz directamente al adhesivo, por otro lado estos adhesivos contienen un compuesto químico basado en el isocionato que resulta tóxico para la salud, por ello es necesario dotarse de los equipos de protección necesarios para evitar y minimizar su exposición durante su uso.
Con objeto de asegurar una buena adhesión así como mejorar la vida de la unión, previamente a la aplicación del adhesivo de poliuretano al cristal se aplica unas imprimaciones específicamente diseñadas para el adhesivo. Este tipo de adhesivos y pegamentos es el más utilizado en el sector de reparación y sustitución de lunas frontales o traseras de los coches.
Adhesivos Silanos Modificados
El uso de los silanos modificados para el adhesivado de cristales se está generalizando y expandiendo en el sector industrial así como en el sector de reparación y mantenimiento, dado a la principal ventaja de resistencia frente a la acción de la luz ultravioleta, así como baja toxicidad al no disponer de MDI como los adhesivos de poliuretano.
Al igual que los adhesivos de poliuretano presentan una extraordinaria elongación con una resistencia mecánica algo inferior, dato que hay que tener en cuenta a la hora de diseñar el ancho del cordón del adhesivo.
A veces es necesario el uso de imprimaciones previo a la aplicación del adhesivo, pero la compatibilidad química que presentan estos adhesivos con los cristales, hacen a los silanos modificados los candidatos perfectos para realizar uniones adhesivas con cristales o vidrios.
Adhesivos de Silicona
Al igual que ocurre a los silanos modificados los adhesivos o pegamentos de silicona disponen de una gran resistencia a los efectos de la luz ultravioleta y disponen de una alta elongación, por lo que son recomendados para la unión de grandes superficies de cristales, como inconvenientes durante el proceso de curado estos adhesivos emiten siliconas pudiendo contaminar zonas colindantes con los problemas de adhesión que ello conlleva, así como pueden producir un efecto de amarillamiento en los cristales cuando se utilizan adhesivos de silicona con aminas.
Previo a la aplicación del adhesivo es necesaria la utilización de unas imprimaciones específicamente diseñadas para su uso sobre cristales.
Adhesivos de acrilato
El uso de estos adhesivos viene determinado por el grado de deformación que ha de soportar la unión, dado a que estos adhesivos no disponen de una elongación tan elevada como los adhesivos de
poliuretano, los silanos modificados o los adhesivos de silicona, a favor de estos adhesivos su uso proporciona unas resistencias mecánicas más elevadas con lo que se necesita aplicar menos material que los adhesivos citados anteriormente y al igual que ocurre con los silanos modificados generalmente no es necesario la aplicación de ningún primer.
Adhesivos de Epoxi
El uso de los adhesivos o pegamentos de epoxi como materiales de unión para cristales viene restringido por las pobres propiedades de elongación que disponen, es por ello que se pueden utilizar para adhesivar superficies pequeñas de cristales, este inconveniente conjunto al fenómeno de amarillamiento que se produce en la superficie de los cristales por la acción de las aminas hacen desaconsejable el uso de este tipo de adhesivos para realizar uniones de cristales.
Adhesivos de cianoacrilatos
El uso de los adhesivos de cianoacrilatos se ha extendido mundialmente gracias al famoso pegamento o adhesivo Superglue, este tipo de adhesivo tiene la principal ventaja que adhiere en un amplio abanico de materiales diferentes, curando en un corto espacio de tiempo.
Por el contrario estos adhesivos, al igual que los epoxis, disponen de unas propiedades pobres de elongación, además de no ser resistentes a la acción de la humedad ambiental y de la luz ultravioleta, todo ello hace desaconsejable el uso de estos adhesivos para la unión de cristales.
http://es.wikipedia.org/wiki/Vidrio
Vidrio
No debe confundirse con el cristal, un sólido cristalino y no amorfo como el vidrio.
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 (Si O 2), carbonato de sodio (Na2C O 3)
y caliza (Ca C O 3).
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.
Índice
[ocultar]
1 Historia del vidrio
o 1.1 El vidrio en la antigüedad
o 1.2 El vidrio en la Edad Media
o 1.3 Del renacimiento al siglo XVIII
2 Estado vítreo
3 Vidrios comunes
o 3.1 Sílice vítrea
o 3.2 Silicato sódico
o 3.3 Vidrios de silicato sódico
4 Propiedades del vidrio común
5 Reciclaje del vidrio
6 Véase también
7 Referencias
8 Enlaces externos
[editar]Historia del vidrio
La obsidiana es un vidrio natural. Originaria de minerales fundidos que no se recristalizaron al enfriarse después de
suerupción.
Vasija de vidrio egipcio.
Nuestros antepasados usaban la obsidiana, un vidrio natural, desde hace más de 75.000 años para
elaborar cuchillos y puntas de flecha.
[editar]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 elaboradosfayenza en tumbas
del periodo predinástico de Egipto, en las culturas Naqada (3500-3200 a. C.)1
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.2 En esta época se descubrió que añadiendo óxido
de manganeso se podía aclarar el vidrio.3
[editar]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.4
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.5
[editar]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 las 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.6
[editar]Estado vítreo
Tradicionalmente se ha considerado que la materia podía presentarse bajo tres formas: la sólida,
la líquida y la gaseosa. Nuevos medios de investigación de su estructura íntima –particularmente
durante el siglo XX– han puesto al descubierto otras formas o estados en los que la materia puede
presentarse. Por ejemplo el estado mesomorfo (una forma líquida con sus fases esmécticas, nemáticas
y colestéricas), el estado de plasma (o estado plasmático, propio de gases ionizados a muy altas
temperaturas) o el estado vítreo, entre otros.
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 los líquidos, estos cuerpos son ópticamente isótopos, transparentes a la mayor parte del
espectro electromagnético de radiación visible. Cuando se estudia su estructura interna a través de
medios como la difracción de rayos X, da lugar a bandas de difracción 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 el estado sólido y el líquido o "punto de
fusión".
Todas estas propiedades han llevado a algunos investigadores a definir el estado vítreo no como un
estado de la materia distinto, sino simplemente como el de un líquido subenfriado o líquido con una
viscosidad tan alta que le confiere aspecto de sólido sin serlo. Esta hipótesis implica la consideración del
estado vítreo como un estado metaestable al que una energía de activación suficiente de sus partículas
debería conducir a su estado de equilibrio, es decir, el de sólido cristalino.
Figura 1: Cristal organizado de SiO2.
En apoyo de esta hipótesis se aduce el hecho experimental de que, calentado un cuerpo en estado
vítreo hasta obtener un comportamiento claramente líquido (a una temperatura suficientemente elevada
para que su viscosidad sea inferior a los 500 poises, por ejemplo), si se enfría lenta y cuidadosamente,
aportándole a la vez la energía de activación necesaria para la formación de los primeros corpúsculos
sólidos (siembra de microcristales, presencia de superficies activadoras, catalizadores de nucleación,
etc.) suele solidificarse dando lugar a la formación de conjuntos de verdaderos cristales sólidos.
Todo parece indicar que los cuerpos en estado vítreo no presentan una ordenación interna determinada,
como ocurre con los sólidos cristalinos. Sin embargo en muchos casos se observa un desorden
ordenado, es decir, la presencia de grupos ordenados que se distribuyen en el espacio de manera total
o parcialmente aleatoria.
Esto ha conducido a diferentes investigadores a plantear diversas teorías sobre la estructura interna del
estado vítreo, tanto de tipo geométrico, basadas tanto en las teorías atómicas como en las de tipo
energético.
Figura 2: SiO2 en estado vítreo.
Según la teoría atómica geométrica, en el sílice sólido cristalizado el átomo de silicio se halla rodeado
de cuatro átomos de oxígeno situados en los vértices de un tetraedro cada uno de los cuales le une a
los átomos de silicio vecinos. Una vista en planta de este ordenamiento se esquematiza en la figura 1,
en la que el cuarto oxígeno estaría encima del plano de la página. Cuando este sílice pasa al estado
vítreo, la ordenación tetraédrica se sigue manteniendo a nivel individual de cada átomo de silicio,
aunque los enlaces entre átomos de oxígeno y silicio se realizan en un aparente desorden, que sin
embargo mantiene una organización unitaria inicial (véase la figura 2).
No obstante, ninguna de estas teorías es suficiente para explicar el comportamiento completo de los
cuerpos vítreos aunque pueden servir para responder, en casos concretos y bien determinados, a
algunas de las preguntas que se plantean.
Las sustancias susceptibles de presentar un estado vítreo pueden ser tanto de naturaleza inorgánica
como orgánica, entre otras:
Elementos químicos: Si, Se, Au-Si, Pt-Pd, Cu-Au.
Óxidos: SiO2, B2O3, P2O5, y algunas de sus combinaciones.
Compuestos: As2S3, GeSe2, P2S3, BeF2, PbCl2, AgI, Ca(NO3)2.
Siliconas (sustancias consideradas como semiorgánicas)
Polímeros orgánicos: tales como glicoles, azúcares, poliamidas, poliestirenos o polietilenos, etc.
[editar]Vidrios comunes
[editar]Sílice vítrea
Se denomina sílice a un óxido de silicio de fórmula química SiO2. 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 elácido 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/cm3) 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,
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 1020 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 107 poises (aspecto totalmente sólido) por debajo de los 1.800 °C, a 103,5 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
(Según Brückner)
Viscosidades
de la sílice vitrea
Temperatura
Viscosidad
°C μ (poises)
1.800 107,21
2.000 106,10
2.200 105,21
2.400 104,50
2.600 103,90
2.800 103,40
estas últimas es necesario 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.
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.
[editar]Silicato sódico
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 Na2CO3, 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 SiO2 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 SiO2 / 1 mol de Na2O y 1,69 moles de SiO2 / 1 mol de Na2O
Nota
La proporción estequiométrica de un metasilicato sódico puro sería de 1 mol de SiO2 / 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 SiO2, y los 900 °C para el más pobre. Son
muy solubles en agua: entre un 35% y un 50% en peso de silicato, según el contenido
en SiO2. 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.
[editar]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 SiO2 superior al 95% y con el menor
contenido en componentes férricos posible (entre un 0,15% y 0,01% en
términos de Fe2O3)
Cuarcitas molidas
Para el sodio:
Carbonatos sódicos naturales (yacimientos de EE.UU. y África).
Carbonato sódico sintético, el más utilizado en Europa.
Sulfato sódico sintético, subproducto de la industria química.
Nitrato sódico natural (nitrato de Chile).
Cloruro sódico o sal común.
Estos tres últimos, utilizados en pequeñas proporciones, debido al
desprendimiento de gases contaminantes durante la elaboración del
vidrio: SOX, NOX, Cl2.
Para el Calcio:
Calizas naturales.
Para el Magnesio:
Dolomitas naturales.
Para el Bario:
Sulfato bárico natural (baritina).
Para el Aluminio:
Feldespatos naturales (caolines).
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 común.
[editar]Propiedades del vidrio común
Las propiedades del vidrio común, son una función tanto de la naturaleza como de las
materias primas como de la composición química del producto obtenido. Esta
composición química se suele representar en forma de porcentajes en peso de los
óxidos más estables a temperatura ambiente de cada uno de los elementos químicos
que lo forman. Las composiciones de los vidrios silicato sódicos más utilizados se
sitúan dentro de los límites que se establecen en la tabla adjunta.
Intervalos de composición frecuentes en los vidrios comunes
Componente Desde ... % ... hasta %
SiO2 68,0 74,5
Al2O3 0,0 4,0
Fe2O3 0,0 0,45
CaO 9,0 14,0
MgO 0,0 4,0
Na2O 10,0 16,0
K2O 0,0 4,0
SO3 0,0 0,3
Muchos estudios –particularmente en la primera mitad del siglo XX– han intentado
establecer correlaciones entre lo que se denominó la estructura interna del vidrio –
generalmente basada en teorías atómicas– y las propiedades observadas en los
vidrios. Producto de estos estudios fueron un conjunto de relaciones, de naturaleza
absolutamente empírica, que representan de manera sorprendentemente precisa
muchas de esas propiedades mediante relaciones lineales entre el contenido de los
elementos químicos que forman un vidrio determinado (expresado bajo la forma del
contenido porcentual en peso de sus óxidos más estables) y la magnitud
representando dicha propiedad. Curiosamente, las correlaciones con las
composiciones expresadas en forma molar o atómica son mucho menos fiables.
silicato sódico
Composición "tipo" de vidrio de
SiO2
Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O SO3
73,20 1,51 0,10 10,62 0,03 13,22 1,12 0,20
Los contenidos en MgO, Fe2O3 y SO3 son consecuencia de las impurezas de la caliza,
arena y el sulfato sódico, respectivamente.
Fuente
Coeficientes para el cálculo de propiedades del vidrio
Coeficientes para el cálculo de propiedades del vidrio8
Propiedad Valor Unidades Fuente
Densidad a 25 °C(1) 2,49 g/cm3 Gilard & Dubrul
Coeficiente de dilatación lineal a 25 °C(2) 8,72•10-6 °C-1 Wilkelman & Schott
Conductividad térmica a 25 °C 0,002 cal/cm.s.°C Russ
Tensión superficial a 1200 °C 319 dinas/cm Rubenstein
Índice de refracción (a 589,3 nm)(3) 1,52 - Gilard & Dubrul
Módulo de elasticidad a 25 °C 719 kbar Appen
Módulo de Poisson a 25 °C 0,22 - Wilkelman & Schott
Resistencia a la tracción a 25 °C(4) (900) bar Wilkelman & Schott
Constante dieléctrica (4.5.188 Hz) 7,3 - Appen & Bresker
Resistencia eléctrica a 1100 °C 1,06 Ώ.cm
Resistencia eléctrica a 1500 °C 0,51 Ώ.cm
Calor específico a 25 °C 0,20 cal/g/°C Sharp & Ginter
Atacabilidad química DIN 12111(5) 13,52
ml de HCl 0,01N
R. Cuartas
Nota
La viscosidad se expresa en la figura 3(6).
Fuente
Coeficientes para el cálculo de propiedades del vidrio (cuadro)
Figura 3: Logaritmo de la viscosidad según temperaturas (según R. Cuartas).
La absorción (o transparencia)(7) a la luz de los vidrios de silicato sódico
en la zona del espectro visible (0,40 μ a 0,70 μ) depende de su
contenido en elementos de transición (Ni y Fe en el ejemplo). Sin
embargo, tanto en el ultravioleta como en el infrarrojo el vidrio se
comporta prácticamente como un objeto casi opaco,
independientemente de cualquiera de estos elementos.
Notas
(1) La densidad es algo más elevada que en el cuarzo fundido 2,5
frente a 2,2 g/cm3).
(2) El coeficiente de dilatación térmica lineal a temperatura
ambiente, es notablemente más alto que el de la sílice fundida
(unas 20 veces más), por lo que los objetos de vidrios de silicato
sódico son menos resistentes al "choque térmico".
(3) Su índice de refracción es ligeramente mayor que el del vidrio de
cuarzo y puede aumentarse mediante el uso de aditivos.
(4) La resistencia a la tracción en cualquier tipo de vidrio es una
magnitud que depende extraordinariamente del estado de la
superficie del objeto en cuestión, por lo que su cuantificación es
compleja y poco fiable.
(5) La resistencia al ataque químico o físico (disolución) de los
vidrios comunes es una función de su composición química
fundamentalmente. No obstante, en todos ellos esta resistencia es
elevada. Se suele medir mediante una serie de pruebas tipificadas
internacionalmente. Entre las más usadas:
DIN 12116
DIN 52322
DIN 12111
La atacabilidad de los vidrios también se modifica mediante
tratamientos superficiales: con SO2, Sn, Ti, y otros.
(6) Para moldear un vidrio es necesaria una viscosidad que se sitúa
entre 1.000 poises y 5.000 poises. En el caso de la sílice son
necesarias temperaturas de más de 2.600 °C, en tanto que para los
vidrios comunes basta con 1.200 °C, aproximadamente.
(7) La absorción de la luz se ve influenciada por la estructura íntima
de estas materias transparentes. En el caso de una estructura Si-O
la absorción de fotones es baja, incluso para longitudes pequeñas
de onda (transparencia a los rayos UVA). No es así cuando a esta
sencilla estructura se le añaden otros elementos (Na, Mg, Ca, etc.)
que inciden decisivamente en la absorción a las longitudes de onda
pequeñas (menores de 200 nm) y en las infrarrojas (superiores a
700 nm). Por otra parte, la presencia en la red vítrea de elementos
de transición (ver Tabla periódica de los elementos) produce
absorciones selectivas de radiación visible, lo que permite, entre
otras cosas, colorear los vidrios con una amplia gama de matices.
[editar]Reciclaje del vidrio
Artículo principal: Reciclaje de vidrio.
Depósito público para reciclaje de vidrio. En éste, existen tres divisiones para
separar el vidrio según su color: transparente, verde y ámbar.
El vidrio es un material totalmente reciclable y no hay límite en la
cantidad de veces que puede ser reprocesado. Al reciclarlo no se
pierden las propiedades y se ahorra una cantidad de energía de
alrededor del 30% con respecto al vidrio nuevo.
Para su adecuado reciclaje el vidrio es separado y clasificado según su
tipo el cual por lo común está asociado a su color, una clasificación
general es la que divide a los vidrios en tres grupos: verde, ámbar o café
y transparente.
Contenedor de recogida de botellas de vidrio en España.
El proceso de reciclado después de la clasificación del vidrio requiere
que todo material ajeno sea separado como son tapas metálicas y
etiquetas, luego el vidrio es triturado y fundido junto con arena, hidróxido
de sodio ycaliza para fabricar nuevos productos que tendrán idénticas
propiedades con respecto al vidrio fabricado directamente de
los recursos naturales.9
En algunas ciudades del mundo se han implementado programas de
reciclaje de vidrio, en ellas pueden encontrarse contenedores especiales
para vidrio en lugares públicos.
En ciertos casos el vidrio es reutilizado, antes que reciclado. No se
funde, sino que se vuelve a utilizar únicamente lavándolo (en el caso de
los recipientes). En acristalamientos, también se puede aprovechar el
vidrio cortándolo nuevamente (siempre que se necesite una unidad más
pequeña).
http://museovidrio.vto.com/investigacion/vidrio.htm
El vidrioContinúa en la siguiente página >>
¿Qué es el vidrio?El vidrio es un material que no ha dejado de maravillarnos desde los tiempos antiguos hasta el
presente. Sus cualidades y ductilidad ofrecen una gama infinita de posibilidades, ya sea en el campo
doméstico como en el industrial, en el de la óptica e incluso en el del arte. El vidrio calizo, por ejemplo,
está presente a diario en las vajillas, copas, ceniceros y objetos ornamentales; al tiempo en que el
vidrio plano y transparente protege a los hogares de las inclemencias del tiempo, cuando es colocado
en las ventanas.
El vidrio resulta tan común a la sociedad contemporánea, que sería difícil concebir la vida moderna sin
el. Su presencia es fundamental para que los focos irradien la luz eléctrica; igualmente necesario
resulta en la manufactura de televisores, computadoras y vehículos de transporte; mientras que en el
rubro científico y de precisión, cabe citar al vidrio utilizado en anteojos, microscopios y telescopios.
Finalmente, en los dominios del arte el vidrio ha mostrado una faceta novedosa en el último tercio del
siglo XX, al ser utilizado como materia prima de expresión por varios creadores plásticos de renombre.
Composición y propiedades del vidrio
Desde el punto de vista físico, el vidrio es una sustancia líquida sobrefundida y solidificada. De manera
persistente, el hombre se ha valido de dicho material para tratar de imitar las diversas vitrificaciones
que presenta la naturaleza, tales como el cuarzo, la cornalina, el ágata, el jaspe, la obsidiana y el
cristal de roca, que es una variedad de cuarzo cristalino, incoloro, de gran pureza y totalmente
transparente. Esta búsqueda constante lo llevó primero a reproducir con vidrio piedras semipreciosas,
como la turquesa o la malaquita, a fin de incrustarlas en joyería. Progresivamente, los artesanos
vidrieros perfeccionaron sus técnicas hasta conseguir, con fabulosas recetas de alquimia, el vidrio
incoloro e incluso el cristal de plomo, que logra simular, casi a la perfección, la transparencia y belleza
del cristal de roca.
El vidrio es una sustancia dura, no cristalina, frágil, de aspecto translúcido y en la mayoría de los casos
transparente. Surge de la fusión a alta temperatura de una mezcla de sílice o arena sílica con un álcali
terroso o carbonato de calcio y con un carbonato de sodio, sosa o potasa, dentro de un reactor de
fusión. Se deben de reunir 2.5 partes de sílice por una de fundente. Un exceso de bases haría que el
vidrio fuese demasiado fluido y por tanto impropio para el trabajo, al tiempo en que un exceso de sílice
conduciría a la desvitrificación. Como resultado de la presencia de uno de los dos carbonatos, el vidrio
varía en su aspecto, según la época y la zona geográfica en que fue elaborado. En la antigüedad, por
ejemplo, el vidrio era de base sódica, similar al que se produjo en Venecia durante los siglos XV al
XVIII.
El punto en que la mezcla vítrea pasa de estado sólido al líquido viscoso, varía entre los 1’300 y los
1’500 grados centígrados. Una vez realizada la mezcla, alcanza de forma gradual la consistencia
sólida, mediante un proceso de lento enfriamiento hasta adoptar su aspecto característico de material
sólido transparente. El vidrio se modela en caliente, en el poco tiempo en que se conserva entre el rojo
amarillo y el rojo naranja. El proceso de recocido debe ser extremadamente lento, para impedir con
ello la cristalización de los silicatos presentes en la mezcla. De no ser así, se puede originar una
disminución sensible en la transparencia del vidrio, volviéndolo opaco y expuesto a romperse por
impacto térmico. La curva de enfriamiento depende del espesor y del tamaño de la pieza.
Materia primaLa materia prima fundamental para la elaboración del vidrio es la sílice, presente en la arena o en el
cuarzo, a la cual se agregan diferentes proporciones de carbonato de sodio y carbonato de calcio. La
sílice rara vez se encuentra en estado puro, ya que lo más común es que aparezca combinada con
otras sustancias que son útiles para la cristalización, como los sulfatos de hierro y de cobre, los óxidos
de plomo y estaño, e incluso diversas sales.
Cuando se habla de arcillas, se hace alusión a silicoaluminatos complejos. Precisando sobre el
particular, cabe decir que “un silicoaluminato es un compuesto hecho con silicio y aluminio". Entre
más pura se encuentre la materia prima, es decir la arena sílica, el resultado final mostrará un vidrio
de mayor transparencia y pureza, y por consiguiente, entre más combinada esté con otros materiales,
los vidrios adquirirán una apariencia más turbia.
Las arenas sílicas son arcillas que podemos clasificar en dos grupos: las primarias y las secundarias. A
las primeras se les conoce como arcillas residuales, que se han formado en el lugar de sus rocas
madres. Dentro de esta categoría se encuentran el granito, las pegmatitas y los feldespatos, que al no
haber sido transportados por el agua o el viento, evitaron la mezcla con otras arcillas y lograron
mantenerse con un alto nivel de pureza. En contraposición, las arcillas secundarias son aquellas que
por la acción mecánica del agua, el viento, los sismos y glaciares fueron desplazadas de su lugar de
origen. Dichas arcillas resultan ser las menos puras, pero también las más comunes.
La sosa indispensable para la fabricación del vidrio, se ha obtenido de las cenizas de algas marinas,
mientras que la potasa se ha extraído de las cenizas de las hojas de los árboles. En Egipto se utilizaba
la rochette, que es la ceniza de la planta conocida como al kali; por su parte, los españoles la obtenían
de la barrilla, los franceses del salicor o cresta marina y los alemanes de las cenizas del abeto. Los
vidrios más primitivos poseían un color verdoso que persistió hasta que los artesanos aprendieron a
depurar y decolorar el material para obtener una calidad totalmente traslúcida.
El color natural del vidrio es verdoso o pardo, según las impurezas que contenga (especialmente de
fierro). Para hacerlo incoloro hay que purificar los materiales y luego decolorarlo mediante
procedimientos físicos. Así pues, y siguiendo el principio de los colores complementarios, el tono verde
logra ser anulado con un color rojo.
Utilizando el minio (Pb2 O3) o plomo como fundente, se obtiene el cristal de plomo, fabricado en
Inglaterra desde el siglo XVII y patentado por George Ravencroft. Este material es de fácil fusión,
blando, muy brillante y sonoro, con un índice de refracción elevado, y si se conoce como cristal de
plomo, es por su similitud con el cristal de roca.
Los óxidos metálicos dan al vidrio coloraciones muy variadas: el hierro produce el verde azul o el
amarillo, según su valencia; el cobre origina al verde azul o rojo; el cobalto al azul; el oro al rojo
púrpura; el manganeso al morado o violeta; el azufre y el antimonio al amarillo, y el estaño al blanco
opaco.
Unidad estructural en la síliceLa unidad estructural de la sílice se forma con un tetraedro de (Si O4), es decir, con un átomo de silicio
siempre rodeado por cuatro átomos de oxígeno. Ello da por resultado una combinación de tetraedros
de sílice irregulares, orientados al azar. En cambio, en el cristal los átomos siguen un patrón ordenado,
el cual se repite siempre de la misma manera. Cabe advertir que tanto la sílice amorfa como la
ordenada son muy utilizadas en la fabricación del vidrio.
El vidrio calizoAdemás de ser el más común, este vidrio es el que se funde con mayor facilidad debido sobre todo a
su composición. Está formado de manera dominante por sílice, así como por calcio y sodio. Dentro de
esta composición, el sodio actúa como fundente y el calcio proporciona la estabilidad química que
evita que el vidrio se vuelva soluble al agua.
El vidrio calizo es utilizado para la fabricación de vasos, vajillas, mesas, ventanas y otros enseres.
Ostenta un coeficiente de expansión o dilatación térmica de 87 (87 x 10.7 pulgadas/°F). Actualmente
su elaboración ha mejorado considerablemente, ya que si se le agrega una mayor cantidad de sílice,
experimenta una resistencia al choque térmico superior. Como ejemplo podemos mencionar algunos
productos de CRISA (tazas, vasos, etcétera), que resisten con facilidad líquidos calientes, fríos y
soportan los impactos.
El vidrio borosilicatoEste tipo de vidrio nace en 1912, a consecuencia de un lamentable accidente ocurrido once años
atrás. En una lluviosa noche de invierno de 1901, un guardavía salió del interior de la estación para
advertir al conductor de un ferrocarril que un tren de carga venía por el mismo juego de rieles. Para
ello, comenzó a girar su lámpara de petróleo con señalamientos sobre el peligro; pero el golpe de la
lluvia fría sobre el vidrio de la linterna que estaba caliente, hizo que se estrellara y se extinguiera la
luz. A raíz del imprevisto, nadie pudo ver las señales y ocurrió el fatal accidente.
Para prevenir nuevos desastres de ese tipo, se volvió prioritaria la búsqueda de un vidrio que resistiera
el choque térmico provocado por los cambios de temperatura, comenzando de inmediato los
experimentos con diferentes materiales para satisfacer ese requisito.
En realidad, la solución había comenzado a gestarse desde 1846, cuando el alemán Carl Zeiss,
mecánico de precisión, estableció un pequeño taller en Jena, Alemania, donde producía el equipo para
laboratorio que le demandaba la universidad de esa ciudad. Años más tarde, ingresó a la empresa el
físico Ernst Abbe como ayudante de Zeiss, quien con la elaboración del modelo matemático de la
teoría de la óptica para microscopios, revolucionó la manufactura de estos aparatos. Posteriormente
se sumó al grupo de investigadores el doctor Otto Schott, un talentoso químico del vidrio, y entre los
tres fundaron en 1884 la fábrica Jenaer Glaswerke.
Transformada la compañía en la Glastechnische Laboratorium Schott & Genossen, durante 1887 se
pudo anunciar el descubrimiento de la primera fórmula de borosilicato. Basándose en diferentes
experimentos, los investigadores de esos laboratorios pudieron ver que si se le agregaba óxido de
boro a los materiales crudos, el vidrio podía resistir los cambios de temperatura, resultaba más difícil
de fundir, trabajar y era prácticamente inerte.
El descubrimiento hecho por la empresa Schott & Genossen de Jena, Alemania, pasó más tarde a los
Estados Unidos, en donde el investigador Corning trató de perfeccionarlo hasta que el estallido de la
Primera Guerra Mundial lo obligó a posponer sus trabajos. Empero, para 1915 Corning ya había
comenzado a comercializar el vidrio Pyrex para hornear. Gracias a la teoría de este joven investigador,
quedó demostrado que el vidrio sí era bueno para cocinar, ya que absorbía el calor, mientras que
muchos de los metales lo reflejaban.
Corning adquirió en la mayoría de los países las patentes para la fabricación de Pyrex, y la producción
masiva en Francia e Inglaterra comenzó en 1922. Ante las protestas de la empresa alemana que había
descubierto originalmente el vidrio de borosilicato, en 1926 se llegó a un acuerdo de partición del
mercado, mediante el cual se estipuló que Alemania, Austria y los países escandinavos del Este, serían
reservados como mercado para el vidrio producido en Jena por la empresa Schott & Genossen.
En la actualidad, el vidrio de borosilicato se utiliza como material de laboratorio y en la fabricación de
los utensilios de cocina llamados refractarios, los cuales son respaldados por las firmas Pyrex, Visions y
Corning. Este tipo de vidrio es el que menos se dilata con los cambios bruscos de temperatura, ya que
tiene un coeficiente de expansión muy bajo, de 30 a 42, dependiendo del tipo de producto que se
elabore con él.
El vidrio óptico / cristal de plomoEste vidrio se obtiene mediante la sustitución del óxido de calcio por el óxido de plomo, y como logra
fundirse a temperaturas más bajas, permite un considerable ahorro de energéticos. Su descubridor fue
el inglés George Ravenscroft, quien en el siglo XVII se percató de que agregando óxido de plomo a la
fórmula tradicional del vidrio, obtenía un material incoloro y transparente.
Es el vidrio al que llamamos cristal de plomo por su transparencia y sonoridad; cualidades a las que se
suma su apariencia muy similar a la del cristal de roca. Cuenta con un coeficiente de expansión
térmica de 103, el cual lo vuelve idóneo para ser trabajado artesanalmente, sobre todo al permitir que
sobre su superficie se hagan cortes de gran dificultad y belleza para crear las piezas que hoy se
designan de cristal cortado.
Debido a su pureza y transparencia, tiene un mayor poder de refracción y dispersión, por lo que
también es utilizado como vidrio óptico en anteojos, telescopios, microscopios, cámaras fotográficas y
otros instrumentos. Su utilización en el campo de la fotografía, obedece a la capacidad que tiene para
dispersar la luz en toda la gama de colores, la cual pasa de manera uniforme a través del lente para
plasmarse sin alteraciones en la película.
El vidrio templado o de seguridadEl vidrio de seguridad, conocido como vidrio templado, se fabrica principalmente para uso automotriz.
Ello obedece a que su proceso de elaboración es muy costoso y a que tiene que ser confeccionado
exactamente a la medida, ya que no admite modificaciones posteriores. Este vidrio tiene una
resistencia cinco veces mayor a la del vidrio normal, además de que al romperse no se fractura en mil
pedazos cortantes, sino en pequeños trozos inofensivos.
La fabricación del vidrio de seguridad no obliga a modificar la fórmula del vidrio óptico, lo que lo
vuelve diferente es el proceso de elaboración. Para hacerlo es necesario colocar entre dos vidrios una
hoja de polyvinyl butiral (PVB). Posteriormente, los dos vidrios con la película plástica al centro se
meten al horno para presionarlos y calentarlos gradualmente a una temperatura de 620º C, a fin de
enfriarlos súbitamente con aire. De esta manera se consigue que el vidrio quede en la superficie a
compresión y en el centro a tensión. "En el interior del vidrio, donde las fuerzas de tensión se
incrementan por el templado, la fuerza del material es casi ilimitada, porque está prácticamente libre
de imperfecciones".
Orígenes del vidrio y su evoluciónMuchos autores de la antigüedad escribieron acerca del vidrio. Plinio el Viejo (23-79 d.C.), por ejemplo,
narró en su Historia Natural que el descubrimiento de ese material tuvo lugar en Siria, cuando unos
mercaderes de natrón, probablemente en ruta hacia Egipto, preparaban su comida al lado del Río
Belus, en Fenicia. Al no encontrar piedras para colocar sus ollas, pusieron trozos del natrón que
llevaban como carga, y a la mañana siguiente vieron cómo las piedras se habían fundido y su reacción
con la arena había producido un material brillante, vítreo, similar a una piedra artificial. Tal fue, en
síntesis, el origen del vidrio.
Estrabón (58 a.C.-25 d.C.), por su parte, en su Geografía describe con admiración un sarcófago de
vidrio, y asegura que en un punto localizado entre Tolemaida y Tiro se extraía la arena apropiada para
el vidrio. El griego Heródoto (484-410 a.C.), considerado como el “Padre de la Historia”, relata la
manera en que los etíopes embalsamaban a sus muertos para colocarlos en sarcófagos de vidrio.
Eliano, escritor griego del siglo III, narra las condiciones en que Jerges, el hijo de Darío, descubrió el
cuerpo de un jefe asirio en un ataúd de vidrio. Salomón, en sus Proverbios, condenó al que miraba el
vino a través de un vaso de vidrio, y también en el Antiguo Testamento se encuentra mencionado el
vidrio en la Historia de Job: “No se compara el oro y el cristal, ni se cambia por vasija de oro fino.
Corales y cristal no merecen ni mención, la sabiduría vale más que las perlas”.
Todas estas alusiones resultan muy posteriores a la época en que comenzó a fabricarse el vidrio, y en
su mayoría pasaron de generación en generación por transmisión oral antes de ser perpetuadas por la
escritura. De manera adjunta, dichos testimonios constituyen la versión de los vencedores, lo cual les
otorga un cierto grado de duda en cuanto a su veracidad. Igualmente cuestionables son las
investigaciones históricas del siglo XIX sobre el mundo antiguo, ya que en ellas prevalece una visión
romántica y poco científica acerca de los orígenes de la cultura occidental. Es por ello que cuando se
da inicio a una investigación relacionada con las civilizaciones pretéritas, se suscita el problema de
que las fuentes históricas varían mucho en la calidad de la información que ofrecen. Empero, en la
actualidad existen datos más seguros, sustentados en los resultados que se obtienen por el empleo
del radiocarbono, la dendrocronología, el arqueomagnetismo, la informática, la investigación
documental y el trabajo de campo realizado por los arqueólogos.
Entre los textos antiguos antes mencionados, resalta por su importancia la Historia Natural de Plinio el
Viejo, escrita en el primer siglo después de Cristo. En ella se ofrecen buenas evidencias acerca de la
región geográfica en la que pudo haber sido descubierto el vidrio y sobre la manera accidental en que
tal episodio ocurrió. No obstante, los detalles del descubrimiento narrado por Plinio son poco
confiables, ya que para lograr el punto de fusión del natrón que dio por resultado la formación del
vidrio, hubiera sido necesaria una temperatura aproximada a los 1’300° o 1’500° C., mientras que una
fogata al aire libre puede alcanzar, cuando mucho, los 600° C.
Si en los aspectos físicos se pueden suscitar dudas, en lo que respecta a la información sobre los
fenicios existen verdades indiscutibles. Por un lado, ellos fueron los comerciantes por excelencia de la
época, ya que al carecer de recursos naturales en sus tierras, buscaron en el comercio otra forma de
supervivencia. Inclusive pedían permiso a los egipcios para comprar y vender libremente en sus
costas, llevando después los productos de ese imperio a los puertos de todo el Mediterráneo. Los
fenicios no sólo intercambiaban objetos en sus viajes, sino que también propagaban la ciencia, los
conocimientos y costumbres de todo el mundo conocido. Muchos eran los productos que
comercializaban, entre ellos el natrón. Este material era sumamente apreciado porque se empleaba
tanto para el aseo de los dientes como para el baño. Además, al ser disuelto en agua funciona como
desengrasante, por lo que se utilizaba para limpiar la loza. Los egipcios, por su parte, lo aprovechaban
constantemente en el proceso de momificación. Es probable que además del natrón, los fenicios
comercializaran objetos de faiensa y vidrio, los cuales eran fabricados en Egipto. Los artesanos de ese
imperio eran famosos en todo el Mediterráneo por imitar casi a la perfección, con dichos materiales,
las piedras preciosas y semipreciosas.
Orígenes y evolución de la materia prima del vidrioPara el estudio de los orígenes del vidrio, tenemos que remontarnos al Medio Oriente, hacia el cuarto o
quinto milenio anteriores a Cristo, y al área geográfica que va desde Egipto hasta la cuenca
mesopotámica, donde aparecieron por primera vez las sociedades estables. Allí, a raíz del
descubrimiento de las técnicas de utilización de los métales, se imitaron rápidamente en cerámica
objetos similares a los elaborados en metal. Este hecho derivó en el descubrimiento de barnices
alcalinos, que junto con la frita de plomo fueron las sustancias más empleadas para volver
impermeables los recipientes de arcilla. La producción más antigua de este tipo de vasos o recipientes,
tuvo lugar en Egipto, en Uadi Hammamat y en Badari, centros localizados muy cerca de yacimientos
de sílex y esteatita.
Del perfeccionamiento en los trabajos de alfarería se derivó el gusto por decorar los ladrillos y
confeccionar artesanías de composición vítrea (conocida como faiensa egipcia), cuya técnica fue
desarrollada en Egipto. El vidrio surgió posteriormente como resultado de las experiencias adquiridas
con el procesamiento de los metales, ya que para esos menesteres se requerían, al igual que con el
vidrio, la construcción de hornos capaces de alcanzar altas temperaturas y la experimentación con
fórmulas minerales. Las capas de vidrio que cubrían las joyas, amuletos de composición vítrea, vasos
de cerámica y ladrillos, son las manifestaciones más antiguas que existen sobre el aprovechamiento
del vidrio.
Los vestigios más remotos del vidrio proceden de EgiptoLa mayoría de los investigadores asegura que el vidrio tuvo su origen en Mesopotamia, apoyándose
para el caso en los vestigios encontrados en sitios como Tell al Rimah y Aqar Quf, que fueron
elaborados, aproximadamente, 3500 años antes de Cristo. No obstante, en el presente capítulo
sostengo que los primeros trabajos de vidrio se hicieron en Egipto, considerando la existencia de unas
cuentas de esteatita, mineral compuesto de filosilicato, que pertenecen a la civilización predinástica
Badarian, situada cronológicamente entre los 5500 y los 3500 años antes de nuestra era. Guy Brunton,
su descubridor, sugiere que probablemente fueron fabricadas en el lugar en que se encontraron, ya
que en zonas específicas del Vale del Nilo existía la materia prima necesaria para su elaboración.
Los principales yacimientos provechosos para la elaboración del vidrio se localizan en los desiertos
occidental, oriental y área meridional de la primera catarata del Nilo, al sur de Nubia y Sudán. Otros
filones existen en Aswan, al sur de Egipto, y algunos más en Guadi Gulán y en la Costa del Mar Rojo
(ver mapa, pág. 16). Como podemos observar, de toda la zona de la media luna fértil, es Egipto el que
cuenta con los más grandes yacimientos geológicos de materia prima para la elaboración del vidrio,
sobre todo de arena, que por su alto contenido de calcio es muy apreciada en esos procedimientos.
La composición vítreaLa faiensa egipcia o composición vítrea, es un material que fue realmente estudiado a fondo y
analizado en fechas recientes. El nombre se lo dieron los arqueólogos europeos por su similitud con la
loza mayólica o faience europea; pero el término está mal empleado, porque el producto egipcio se
forma con una pasta de vidrio y no de cerámica. Inclusive en árabe se le llama quishani y no faiensa.
Esta técnica fue desarrollada por las civilizaciones Nagada y Badarian desde los años 5500 a 3500 a.C.
La pasta de vidrio que se obtenía era llamada por los egipcios antiguos “tjehenet”, vocablo que
significaba brillante o deslumbrador. Se elaboraba con una frita de cuarzo molido que era mezclada
con pequeñas cantidades de cal, natrón o restos de vegetales incinerados. En Egipto brotaba una
planta idónea para el caso, llamada Al Kali, con la cual se producían cenizas para obtener la sosa.
Elaborar una pieza de faiensa suponía, en primer lugar, moler el cuarzo hasta formar un polvo muy
fino al que se le agregaban sosa y cal. A esta mezcla se le añadía agua para darle una consistencia de
pasta que podía ser configurada a mano o bien por medio de moldes hechos con arcilla. Después la
pasta era cubierta con un vidriado azul o verde del mismo material, es decir la sílica, la sosa y la cal,
que incluso en la actualidad se emplean como componentes básicos de la fórmula del vidrio.
Posteriormente, la pieza de faiensa se horneaba a unos 900° C., temperatura que era insuficiente para
fundir al material en su totalidad, pero que permitía obtener una capa vidriada en la superficie de la
pieza. En otros casos, se utilizaba la técnica de colado, la cual probablemente fue la primera en
utilizarse ya que no se diferencia mucho de otros sistemas ya utilizados para la fabricación del metal.
Para trabajar una pieza colada, la mezcla se vaciaba en un crisol para fundirla y después se pasaba a
moldes con la forma deseada.
Actualmente los científicos del Museo de El Cairo se asombran del proceso de elaboración de estas
piezas, ya que técnicamente resulta muy complicado, al igual sorprende la transparencia lograda en
los barnices que cubrían los objetos,. Según los estudios químicos realizados, los barnices muestran un
porcentaje de 0.5 de oxido de plomo, lo cual es muy interesante ya que el plomo aun en la actualidad
se utiliza para darle transparencia al vidrio. Este punto es de suma importancia ya que es una prueba
más, de que los egipcios no fabricaban el vidrio transparente o traslucido en grandes producciones, no
porque no dominaran la técnica, sino porque para ellos tenía más importancia utilizarlo con fines
rituales.
Los objetos de faiensa fabricados con polvo de cuarzo y los de pasta de vidrio manufacturados con
sílice, tenían una estrecha relación con la joyería. Ambos eran utilizados para confeccionar
principalmente ornamentos destinados al ajuar funerario, como podían ser pequeños recipientes
perfumeros, balsamarios y para afeites, amuletos, collares, anillos, máscaras e incluso sarcófagos,
como el de Tutankamón, hecho en oro con incrustaciones de piedras semipreciosas y vidrio de color,
cortado y pulido en forma de esmalte colocado en partes previamente ahuecadas, llamadas costillas.
Todos estos enseres eran muy importantes para los egipcios, ya que se les consideraba símbolos de la
eternidad y brindaban protección a los muertos durante millones de años contra los peligros que
pudieran encontrar en el camino hacia la eternidad.
Estudios realizados por el Museo de El CairoDurante mucho tiempo, la faiensa fue identificada como "loza egipcia", sobre todo por no conocerse
con exactitud sus componentes. En el Museo de El Cairo se realizó un análisis a 41 piezas elaboradas
en ésta composición vítrea de la primera y segunda dinastías (3000-2650 a.C.), estudio que certificó
su composición vítrea y no solamente vidriada. El color del centro de esas piezas variaba un poco, de
acuerdo con la zona de procedencia, dadas las diferencias que proporcionaban las impurezas del
material (arena cuarcífera) con que se elaboraron. Poco a poco, al ir perfeccionando la técnica
utilizada en la faiensa, y probablemente de manera accidental, se llegó a formar el vidrio.
De este proceso se conservan actualmente desde piezas vidriadas y de composición vítrea como la
faiensa, hasta las piezas de vidrio elaboradas en base a arena sílica, que comenzó a producirse en
grandes cantidades a partir del imperio nuevo, entre el 1570 y el 1085 antes de nuestra era.
Composición vítrea, joyería, simbolismo y colorAl vidrio y a la composición vítrea los egipcios la llamaban "iner en wedeh"; piedra que fluye, o piedra
que se vierte.A los egipcios les era muy difícil conseguir en su territorio piedras de gran importancia
simbólica como lo eran la turquesa y el lapislázuli. La primera la extraían de las minas del Sinaí, en lo
que hoy es llamado Quadi Magharah, lugar donde existía una verdadera ciudad, con habitaciones para
los mineros y fortalezas para defenderse del pillaje, todavía hoy se pueden ver numerosos
bajorrelieves e inscripciones de la época faraónica a la entrada de la mina de turquesas. El lapislázuli,
les acarreaba serios problemas ya que por su escasez había la necesidad de importarlo desde
Afganistán.
Ante estas dificultades, se vieron en la necesidad de resolver el problema buscando nuevas opciones
con las que se pudieran cubrir los requisitos de forma y color para sustituirlas. Probablemente
analizando la turquesa y el lapislázuli, que eran las piedras más buscadas por su gran poder seductor,
pudieron observar que éstas, en su origen mineral presentan una variedad de componentes muy
interesante, la turquesa es el resultado de la oxidación del cobre, y el lapislázuli, es una mezcla de
calcita, piroxena, mica, escapolita, feldespato y piritas de hierro, ambas de color azul y brillo vítreo.
Así con la gran observación de los componentes, aplicaron sus conocimientos de metalurgia y
experimentaron hasta encontrar la composición vítrea, técnica que fueron perfeccionando cada vez
mejor hasta que finalmente lograron desarrollar un material similar al de las piedras que utilizaban
para sus joyas y amuletos, donde definitivamente la transparencia no era primordial, ya que estaban
destinadas a un uso ritual y no a un uso cotidiano y popular, eso lo podemos comprobar ya que
contemporáneamente a estas piezas ya se realizaba un vidriado perfectamente transparente como el
utilizado en el revestimiento de la cerámica.
Cabe señalar que el vidriado, la faiensa o composición vítrea, la pasta de vidrio y el vidrio, son de una
misma familia, ya que la formula para elaborarlos esta compuesta por los mismos componentes
químicos, lo que varia en cada una, son las técnicas empleadas en su elaboración. Los antiguos
egipcios fueron excelentes artesanos, todo los productos que manufacturaban estaban perfectamente
ideados dentro de la armonía y la belleza, Una gran cantidad de amuletos y pequeñas piezas de
animales así como cuentas y abalorios de cuarzo han sido encontrados y clasificados, estos se
encuentran cubiertos con una fina capa de vidriado, existe un modelo de una barca en secciones,
vidriada y unida por bandas de oro que está considerada una de las piezas más bellas, una gran
esfinge de 45 cm. de largo que evidentemente fue vidriada por la capa de barniz que aun conserva, en
donde se aprecia claramente como a fusión del vidrio sobre la piedra disolvió parte de la superficie
dándole un acabado como de un caramelo de azúcar.
El sistema del vidriado sobre el cuarzo continuo en tiempos históricos, claras cuentas de cristal y
pequeñas piezas cubiertas con una rica capa de vidriado han sido encontradas, varias de estas piezas
pertenecen a la XII dinastía.
En las dos primeras dinastías, donde tenemos el periodo conocido como época arcaica, la composición
vidriada, fue expandiendo su uso a un fin religioso y ritual en forma de pequeñas ofrendas y objetos
destinados a las tumbas reales. Vasos, figuras humanas y animales, en especial los babuinos,
aparecen en templos como los de Abydos, Hierakonpolis y Elefantina en el sur.
Una pieza de un vaso con el nombre de Mena (Menes) primer rey de Egipto de composición vítrea
verde, es una pieza realmente sorprendente por lo difícil de realizar técnicamente ya que el nombre
real se encuentra incrustado en la segunda capa de vidriado, esta capa de vidriado de la parte
superior de la pieza se encuentra coloreada en un tono que ahora ya casi no se puede apreciar.
Varios objetos fueron realizados y encontrados en Abydos, como la tablilla de la primera dinastía que
se encuentra decorada con el relieve de una figura, se encontró también una pieza con la
representación de un mandatario, aparentemente realizada en memoria de su visita al templo.
También se cuenta con una gran cantidad figuras de animales y mujeres que se pueden apreciar en el
diferentes colecciones de museos como el de El Cairo y el Museo Nubio de Asuán. Otra variante de la
composición vítrea son los mosaicos vidriados que eran utilizados para decorar los muros de los
templos y tumbas. Este tipo de trabajo tuvo una gran demanda en el Imperio Antiguo, llegando a tener
su mayor esplendor en la XVIII dinastía.
La incrustación, es una de las técnicas más bellas y exactas de la producción de la composición vítrea
y de la pasta de vidrio. La pieza de incrustación más antigua que es conocida hasta ahora, es un
mosaico que estuvo colocado en un muro que corresponde hacia la primera dinastía, probablemente
de ahí en adelante esta técnica se fue perfeccionando y se tomo como un ejemplo para incrustarla en
otros materiales como la madera, joyas y otros objetos del ajuar funerario.
Pero en realidad el mosaico encuentra su más dramática expresión en la cámara del rey Zozer en
Zakkara durante el Imperio Antiguo. Treinta y seis mil mosaicos de composición vítrea se encontraban
incrustados decorando los muros, éstos estaban distribuidos en varios paneles de juncos delineando
armoniosamente algunas de las cámaras. Este detalle cabe destacarlo ya que es de gran importancia,
porque hasta hoy no se ha encontrado otra cámara del Imperio Antiguo con esa cantidad de mosaicos
de composición vítrea incrustados.
Los diferentes diseños de mosaico elaborados en composición vítrea fueron usados probablemente
desde 5500 a C hasta irse haciendo poco a poco muy populares, posteriormente entro una nueva
moda, se realizaron mosaicos de composición vítrea a gran escala para la decoración de cuartos, han
sido encontrados magníficos ejemplos hasta de 1 pie de largo, los cuales se encuentran
cuidadosamente acabados en una capa de color azul verde. Las cenefas decorativas de mosaicos
utilizadas a finales del Imperio Antiguo, tienen como decoración principal una gran variedad de
diseños, entre los cuales podemos destacar los de palmeras, hojas y juncos.
Es poco lo que se conserva de loza vidriada de la época de las pirámides, unas pequeñas tablillas de
color verde y azul verde del rey Pepy, 4100 a C. En la VI dinastía aparece en circulación un segundo
color, el azul índigo (como el escarabajo de Merenra) y unos pequeños vasos de cosméticos.Los más
antiguos escarabajos aparecen en la era de la III y IV dinastía los cuales están elaborados con mucho
detalle y finamente terminados con una capa de vidriado.En la XII dinastía el vidriado que se aplica a
las piezas es delgado y duro, en unos casos de color verde grisáceo. Un claro azul es frecuentemente
utilizado y el mejor ejemplo es el encontrado en los escarabajos y figuras de hipopótamos, los diseños
e inscripciones que acompañan a estas piezas son de un fino color negro, aparentemente todo parece
indicar que estas piezas eran coloreadas con manganeso, mineral se encuentra de manera muy
abundante en el Sinaí.
Los simpáticos hipopótamos de composición vítrea azul, se encuentran decorados en su mayoría con
diseños de flores e insectos, los hipopótamos representaban las fuerzas malignas del antiguo Egipto. El
color azul y la decoración de flora acuática, sugieren que ellos podían sumergirse debajo de las aguas
del Nilo; el infamundo. Tal vez por eso desde tiempos tempranos se le asocio con Seth.
Los primeros reyes creían que tenían que luchar con el hipopótamo como símbolo de triunfo sobre el
mal, para evitar el caos, relacionado con este tema se encuentran en los muros de diferentes templos,
escenas donde aparece Horus de pie con un arpón en la mano sumergiendo al hipopótamo, este tipo
de escenas es un símbolo del triunfo de Maat, sobre el caos. Tal vez sea por esta relación que las
pocas piezas que se conservan de loza vidriada de hipopótamos y que fueron encontradas en tumbas,
estaban colocadas en la espalda de la momia o debajo de los pies.
Hasta hoy se conocen sesenta diferentes posturas en los hipopótamos de composición vítrea. Un dato
curioso es que la mayoría de los hipopótamos tienen sus piernas rotas, no se sabe si deliberadamente
o como un ritual para quitarles poder y fuerza maligna. “Este tipo de figuras se hicieron
exclusivamente en el Imperio Medio, lo cual puede sugerir que fue una moda de la época”.
La XVIII dinastía es la gran era del vidrio en todos aspectos, la pasta de vidrio y la composición vítrea
comienza con una continuación del estilo de la XII dinastía, motivo por el cual es muy difícil diferenciar
una pieza de una época, a una pieza de la otra. En tiempos de Tutmosis III, las piezas pequeñas y las
cuentas realizadas en azul fuerte indican el inicio de la nueva época, cuencos grandes elaborados en
un brillante vidriado azul van a ser realizados. También se van a manufacturar diferentes artículos en
un tono de verde oscuro, tono que podemos apreciar en los originales y elaborados recipientes de
Kohl.
El uso del vidrio en base sílica, se va a desarrollar de manera sorprendente en el Imperio Nuevo,
teniendo como resultado la multiplicación de los artesanos y talleres vidrieros. Esta época se va a
distinguir por su estable situación económica y social, a diferencia de la turbulenta época del Imperio
Medio. Por lo que al extender sus fronteras, los productos egipcios van a ser exportados y llegar a toda
la cuenca del Mediterráneo, de la misma manera vendrán nuevos productos y modas al país, efecto
que se puede apreciar claramente en el arte como un reflejo de la época.
Durante el reinado de Amenofis II fue realizada la pieza maestra de composición vítrea que se conoce
hasta hoy del antiguo Egipto, pieza que se encuentra actualmente en el South Kensington Museum. Es
un gran Uas que fue realizado como ofrenda, sus dimensiones son sorprendentes ya que mide casi dos
metros de largo. Para poder realizarla en ese tamaño, hubo la necesidad de trabajarla en nueve
secciones de veintidós centímetros de largo cada trozo, para así poder hornearla, para unirla se utilizo
una pasta elaborada con el mismo material, finalmente fue vidriada de nuevo para darle el acabado
final.
La cabeza fue hecha aparte. La dificultad en esta pieza en especial, es el mantener uniforme el color al
hornear y que la flama no se reduzca para así mantener constante la temperatura y poder lograr un
brillante muy uniforme, también es muy difícil controlar en estos casos que el vidriado no se escurra
hacia abajo.
Con Amenofis III y IV el arte del vidriado tiene un brillante desarrollo así como la variedad de colores y
aplicaciones que se le van a dar. Siguiendo los usos de azul y verde se unen azul púrpura violeta y un
brillante verde manzana, amarillo cromo, amarillo limón, rojo, rojo oscuro y blanco. La composición
vítrea se va utilizar en cuencos, vasos y recipientes, cuentas y escarabajos, los cuales podemos unir a
una gran cantidad de pendientes y ornamentos realizados para collares, amuletos y accesorios, en
esta época tenemos mas de 250 formas conocidas de objetos y moldes, emblemas y placas con
nombres.
En el Imperio Nuevo vuelve a tomar fuerza la incrustación de faiensa y pasta de vidrio en la
arquitectura, los capiteles de grandes columnas fueron incrustadas en rojo y azul en los diseños de
palmas separados por pequeños rectángulos y bandas.
Este sistema de incrustación se siguió trabajando en la siguiente dinastía, una gran cantidad de
cartuchos de Sethy II han llegado en excelentes condiciones a nuestros tiempos, y en el templo de
Luxor podemos encontrar los huecos que corresponden al tamaño, probablemente de ahí fueron
retirados .
¿Cómo se convierte la arena en vidrio?De color balnco lechoso, el sílice, la materia prima con que se fabrica el vidrio, se encuentra en varios tipos de roca.
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Por Cómo son y cómo funcionan casi todas las
Hace 5,000 años, en alguna playa del Medio Oriente, quizá alguien encendió una fogata y luego encontró allí
glóbulos transparentes y brillantes, como joyas entre la arena. ¿Cómo dieron origen esas rarezas al vidrio,
uno de los materiales más usados en nuestro siglo, lo mismo en los hogares que en las construcciones de
edificios? La materia prima con que se fabrica el vidrio es el sílice, el mineral más abundante en la Tierra. De
color blanco lechoso, se encuentra en varios tipos de rocas, incluido el granito. Y dado que las playas de todo
el mundo se formaron cuando el agua pulverizó las rocas, la arena es la fuente principal de sílice. Los granos
de arena semitransparentes ?a diferencia de los negros, rojos o de otro color definido son de sílice. La arena
contiene varios minerales, pero el sílice es el principal: por ser duro, insoluble y no descomponerse, subsiste
más que los otros constituyentes. El sílice puro tiene un punto de fusión tan alto que el fuego común no basta
para convertirlo en vidrio; los primeros "fabricantes de vidrio" debieron de encender el fuego en arena
impregnada con sosa (compuestos de sodio) liberada al evaporarse el agua del mar. La sosa reduce el punto
de fusión del sílice. Actualmente se combinan cal y sosa con el sílice para producir el vidrio usado en botellas,
ventanas y vasos. Cuando el vidrio se enfría, no recobra la estructura cristalina del sílice, la cual es opaca,
sino que adquiere una estructura desordenada transparente, como la de un líquido congelado. ¿Cristal
refractario y cristal de plomo? Pueden añadirse otros materiales al vidrio, para darle color o mejorar su
acabado. El vidrio con 10 a 15 % de óxido bórico es resistente a los cambios bruscos de temperatura y se usa
en recipientes refractarios. Si se añade óxido de plomo, técnica descubierta en el siglo XVII, se obtiene un
vidrio pesado y brillante: el cristal de plomo. El vidrio en hoja se produce calentando los componentes
mezclados en tanques grandes. La mezcla contiene vidrio roto, que se funde a temperatura más baja que los
otros materiales y ayuda a que la combinación sea perfecta. Conforme el vidrio recién hecho se va sacando
por un extremo del tanque, en una hoja de hasta 3 m de ancho, la materia prima se introduce por el otro
extremo, de modo que el nivel del tanque siempre es constante. Los tanques están forrados con ladrillos
resistentes al calor y se mantienen en actividad continua tanto tiempo como el ladrillo dure, incluso años
enteros. ¿Más resistente que el acero? Se piensa que el vidrio es un material frágil, pero en realidad es muy
resistente. La resistencia de una fibra de vidrio perfecta es cinco veces mayor que la del mejor acero. Al
combinar fibras de vidrio con plástico se obtiene un material resistente y flexible. El vidrio de alta resistencia
se produce por endurecimiento (templándolo) o por laminación. Para templar el vidrio, se calienta hasta casi
alcanzar su temperatura de fusión, y luego se enfría súbitamente con chorros de aire. Esto hace que la
superficie del vidrio se enfríe y contraiga antes que su interior. La superficie se comprime hacia adentro. Esta
compresión debe lograrse antes de que el vidrio endurecido se rompa. Así, el vidrio templado es más
resistente a la flexión. De ocurrir ésta, se parte en pequeños fragmentos y no en peligrosos pedazos como el
vidrio común. El vidrio laminado está compuesto por dos capas de vidrio y una intermedia de plástico. Aun
cuando la capa de plástico puede ser muy delgada, es resistente. Los impactos quizá estrellen el vidrio, pero
quedará adherido al plástico y no formará astillas, por lo que es adecuado para parabrisas de automóvil. Los
parabrisas de avión deben resistir la presión alta, las temperaturas extremas y los impactos de aves. Para ello
se intercalan tres o cuatro capas de vidrio con capas de vinilo, todas unidas en una sola pieza. Los parabrisas
de este tipo pueden resistir el impacto de un ave grande cuando el aeroplano vuela a una velocidad de hasta
650 km/h. El mismo vidrio se usa en aviones militares.
http://www.ehu.es/sem/seminario_pdf/SEMINARIO_SEM_2_049.pdf
Materias Primas para la Industria del Vidrio
Jesús Ma
. Rincón
Grupo/Lab de Materiales Vítreos y Cerámicos
Instituto E. Torroja de Ciencias de la Construcción, CSrc.
INTRODUCCIÓN. TIPOS DE PRODUCTOS VÍTREOS
El vidrio es un material artificial o incluso natural que se obtiene por enfriamiento a una
velocidad determinada de una mezcla de componentes de tipo inorgánico fundida o bien
en el enfriamiento de ciertas rocas fundidas. Desde el punto de vista industrial se logra
por este procedimiento, así como por diversos métodos de moldeado, una amplia variedad
de materiales con múltiples usos en la vida ordinaria, construcción, industria, tecnología,
investigación, etc. (Fernández-Navarro, 2003). En el caso de "vidrios naturales" no sólo
han tenido diversas aplicaciones prácticas' como utensilios en diversos pueblos antiguos
como es el caso de las obsidianas, sino que además tienen un gran interés su estudio en el
campo de la Geoquímica.
Aunque desde hace siglos la Naturaleza proporciona los componentes esenciales para
la fabricación de vidrios con componentes abundantes y de fácil extracción, hoy en día
se utilizan además productos químicos sintéticos y una amplia gama de residuos. Para la
formulación de composiciones vítreas en vidrios de óxidos se refieren las mismas en razón
de las proporciones de ciertos óxidos y en función de su carácter o papel en la estructura
del fundido. Así, desde el punto de vista estructural el vidrio está constituido por: a) Óxidos
formadores de la red vítrea, vitrificantes, tales como Si02 , B20 3 Ó P20 S para los tipos de
productos vítreos más generales o tradicionales; b) óxidos modificadores de la red vítrea,
fundentes, que aportan enlaces por los denominados "oxígenos no-puente", tales como óxidos
alcalinos: Na20, K20 ... u óxidos alcalinotérreos: CaO, MgO ... y c) óxidos "estabilizantes"
que tienen un carácter intermedio o anfótero, aportando los denominados "oxígenos puente",
tales como: Ab03, Fe203 ... (Cortés, 1987). 50
JESÚS Ma RINCÓN
Además de estos componentes básicos los productos vítreos incorporan otros óxidos que
cumplen diversas funciones secundarias: afinantes, colorantes, decolorantes, opacificantes,
fluidificantes, catalizadores o nucleantes de la cristalización (en el caso de vitrocerámicos),
etc ...
El concepto de "vidrio" hoy en día se ha ampliado enormemente respecto al concepto
tradicional que se tenía en el siglo anterior, ya que han aparecido en el mercado y en los
laboratorios nuevos productos que se diseñan desde una amplia gama de materiales que van
desde el 100% de contenido vítreo o fase vítrea "per se", hasta materiales que obtenidos
por un proceso de fusión y enfriamiento a diversas velocidades, pueden dar lugar incluso
con tratamientos de nucleación y crecimiento cristalino a una amplia gama de productos
conteniendo diversos porcentajes de "fase vítrea" o "vidrio" en su microestructura final. En
realidad tanto "el vidrio" como este tipo de productos tienen amplios usos desde domésticos
a tecnológicos y se denominan con el nombre genérico de "materiales vitrocerámicos o
vitrocristalinos" (Rincón, 1992) (Vicente-Mingarro et al., 1993) (Manfredini et al., 1996).
Consecuentemente, a lo largo de este capítulo nos referiremos en general al término:
"productos vítreos", considerando las materias primas necesarias para la obtención de este
amplio tipo de materiales, ya que se extienden desde los vidrios convencionales basados en
los sistemas generales de composición: Na20- CaO- Si02 y Na20- B20 3-Si02 hasta los de
tipo vitrocerámico que se formulan principalmente en sistemas del tipo: LizO- Ah03- Si02,
CaO- MgO- Ab03- Si02 ••• Entre estos hay una amplia gama de productos vítreos como
son los esmaltes (capas vítreas sobre soportes de metales), vidriados (capas vítreas sobre
soportes de tipo cerámico), que se obtienen a partir de vidrios enfriados bruscamente en
agua por una operación denominada "fritado ó quenching" dando lugar a vidrios en polvo
que se denominan "fritas".
CUADRO 1
TIPOS DE PRODUCTOS VÍTREOS EN EL MERCADO Y SUS APLICACIONES
COMERCIALES
Tipo de producto vítreo Forma del producto vítreo Aplicaciones o uso
VIDRIOS MASIVOS Vidrio plano construcción
Vidrio hueco doméstico, industrial
VIDRIOS POROSOS En placas construcción, industria
Granulados biológico, construcción
FIBRAS VITREAS Fibras largas construcción
Fibras cortas composites (construcción)
VIDRIOS EN CAPAS o Según grosor y soporte azulejos y pavimentos
VIDRIADOS (Frita: es un precursor vítreo) cerámicos, recubrimientos
VITROCERAMICOS Masivos: convencionales/ industria, construcción
petrúrgicos construcción, industria
Sinterizados Materias Primas para la Industria del Vidrio
51
COMPONENTES Y COMPOSICIONES DE LOS PRODUCTOS VÍTREOS
De manera esquemática se suelen dar las composiciones de los vidrios en forma de
óxidos englobadas en un sistema multicomponente del tipo:
en la que: (Si02, B20 3, P20 S) son los óxidos "formadores de la red vítrea" o "vitrificantes"
bien por separado o combinados en algunas composiciones como óxidos mayoritarios.
X20- MO representan los elementos "fundentes" constituidos por óxidos modificadores de
la red vítrea. La presencia de óxidos como el de aluminio aseguran la estabilidad de la red
vítrea por lo que se denominan "estabilizantes" y además se incluyen otros componentes
"secundarios" en proporciones minoritarias de los que se hará referencia más adelante.
Si se consideran las aplicaciones de los productos vítreos dentro de los "vidrios convencionales" o que tradicionalmente han tenido más usos desde la invención del vidrio (parece
ser que por los fenicios en el tercer milenio A. de C.) (Vigil, 1969 ) este tipo de vidrios
basados en el sistema sodocálcico y con sílice como formadora de la red vítrea, presentan
diversas composiciones básicas en función de su uso: para botellas, ventanas o fachadas
de edificios, como se recoge en la Tabla 1.
Los vidrios sodocálcicos se formulan en el diagrama de fases Na20-CaO-Si02 dentro
del campo primario de la cristalización de la fase cristalina devitrita: Na20.2CaO.3Si02 que
aparece como defecto del vidrio, junto con las fases ~- wollastonita (CaO.Si02) e incluso
tridimita (fase de alta temperatura de la sílice).
MATERIAS PRIMAS VITRIFICANTES, FUNDENTES y AFINANTES
Vitrifican tes
Se trata de aquellas materias primas que aportan óxidos formadores de red, es decir
óxidos que en condiciones habituales de fusión y enfriamiento dan lugar a vidrios estables
y con producción y aplicaciones industriales de usos generales. En este sentido la materia
prima vitrificante de uso más común es la sílice.
SÍLICE.- El aporte de sílice a la composición vítrea siempre se ha realizado por la
adición de arenas de cuarzo en su formulación, aunque no queda excluido el aporte de
este formador de red con la adición de minerales más complejos. El uso de cuarcitas y
de areniscas también es posible. Pero en cualquier caso, la arena es la materia prima bá-
sica para la obtención de la mayor parte de los vidrios. El principal criterio para el uso
de una roca silícea en la formulación de un vidrio industrial es su riqueza en Si02 , que
debe ser al menos de un: 99,5-98,5 %, pudiéndose aportar con adiciones de feldespatos
o caolín inclusive, pero siempre sin superar el 0,1-0,5 % de Ab03 en la composición del
baño fundido.
Es talla importancia del uso de la arena en la producción de vidrios que el mercado de
arenas en el mundo comprende un 18% para la fabricación de vidrio plano y un 39% para
la fabricación de "vidrio hueco" o de botellería. El vidrio de plomo, también denominado
"vidrio cristal" implica un menor uso de arenas (un 3%) al mismo nivel del "vidrio soluble" 52
JESÚS M" RINCÓN
TABLA 1
EJEMPLOS DE COMPOSICIONES DE PRODUCTOS VÍTREOS.
(resumido de: FERNÁNDEZ-NAVARRO, 2003, RINCÓN et al. 2001, MANFREDINI
et al., 1996 y GALINDO, 1994)
% peso Material Na20 K20 CaO MgO AI,03 PbO Si02 B,OJ
vidrios Hueco (Botellas) 12-16 0- 2 8 -12 1- 4 1-5 65- 73
(100% vidrio)
Plano (flotado) 13- 14 0- I 8- 9,5 4- 5 0,5-1,5 70-72
(estirado) 12- 15 0- 1 4- 10 1- 4 0,5- 2 71- 73
Laboratorio (Vycor, 0,5- 5 0,4-1 0,3-0,8 0,1-0,8 0,4-3,1 80- 97
Pyrex .. ,)
Especiales:
Termómetros 6,5-14 0,7-7 2,5-6,2 65- 76 2- 12
Opticos 1- 10 6 -16 0-11 O-51 41- 72 2- 13
Fotocrómicos 2-10 1- 3,5 2- 15 7- 23 0- 29 1-63 16- 55
Soldadura 0,4- 23 0,4-8 0,7- 10 0,2- 2 1- 14,5 30- 64 5- 75 1- 25
Vidrios al plomo 0,2- 4 5-15 24-50 20- 69 0- 2
Fibras de vidrio 0,3-20 0,2 6,5-18 3- 15 4- 25 55- 65 5-7,3
vidrio mosaico Pequeño formato 12- 16 0- 1 8- 12 1- 5 65- 71
(gresite o vitraico) gran formato 10-15 8-12 0-5 1- 5 60-70 0-5
recubrimientos Vidriados
(100-50% vidrio) De sílice 4 4-7 4- 9 12-5 72-77
De boro 11 2,5 4 4 45 10
De plomo 3,3 3 7 40 49 6
Esmaltes 1-5 3-9 2-4 3-7 30-60 17-51 9-13
vitroceramicos Convencionales:
(10- 90% vidrio) Del tipo "Pyroflam" Li20: 3 8,5 32 56,5
Sil- ceram 3 0- 30 0- 14 5- 35 35- 75
De basaltos 1 14 10 10 40
Para fachadas 3 2 17 BaO: 4 7 ZnO: 7 1,5 59 1
Bioactivos 0- 12 24- 57 13 0- 14 8 0- 51 P20S: 6- 43
Vidriados ve Li20: 6-18 ZnO: 7 6 60- 65 Materias Primas para la Industria del Vidrio
53
de silicato sódico que representa también un 3%. El resto de aplicaciones de la arenas se
dedican a usos en la fundición de hierro y aceros (27%), materiales cerámicos de diversos
tipos (6%) Y a otros usos en abrasivos, productos de depuración, etc ...
Debido a la necesidad de obtener vidrios transparentes, ya que su mayor uso en ventanas, botellería, etc ... esta es la característica más importante que se requiere para la mayor
parte de los vidrios, es necesario que las arenas sean los más puras posibles. Los minerales
pesados que contaminan las arenas se dan en la Tabla 2 (recogida de Fernández-Navarro,
2003), ya que su disolución en la masa fundida es problemática en la mayoría de los casos,
permaneciendo como defecto en los productos finales.
Las impurezas más críticas que limitan la aplicación de una arena en la fabricación de
vidrio suelen ser la presencia de cromita y la presencia simultánea de Ti02 y! o Fe203 ,
incluso como ilmenita. En el segundo caso la presencia de óxido de titanio no debería de
sobrepasar nunca el 0,06%. Yen el caso de la cromita (Cr203) el límite se fija en el 0,0002%
para las arenas de Clase A y del 0,0006% en arenas de la Clase C en el caso de las Normas
británicas (Fernández- Navarro, 2003).
TABLA 2
MINERALES PESADOS CONTAMINANTES DE ARENAS USADAS EN LA
FABRICACIÓN DE VIDRIO (FERNÁNDEZ-NAVARRO, 2003)
Mineral Fórmula
Anfíboles Metasilicatos con grupos OH y F
ArizonÍta (Ti03) FeS
Casiterita Sn02
Circón Si04Zr
Corindón Ab03
Cromita CrZ04 (Fe,Mg)
Distena Ab03. Si02
Epidota Caz (Fe,Al)AbSi3On(OH)
Espinela MgO. Ab03
Goethita FeO.OH
Ilmenita FeO. Ti02
Magnetita FeO. Fe203
Olivino MgO. FeO. SiOz
Pirita S2Fe
Piroxenos Metasilicatos de elementos M2+
Rutilo Ti02
Titanita CaO. Ti02• Si02
Topacio AbSi04(F,OH)2
Turmalina N aF3(AlFMOH)4/(B03)1Si60 18
Zoisita Ca2AbSh012(OH)
La granulometría es también especialmente importante a la hora de seleccionar una arena
para la fabricación de vidrio convencional. La siguiente Tabla 3 recoge la distribución más
adecuada en cada caso. 54
JESÚS M' RINCÓN
TABLA 3
DISTRIBUCIÓN GRANULOMÉTRICA DE LAS ARENAS PARA LA FABRICACIÓN
DE VIDRIOS SODOCÁLCICOS TRADICIONALES (FERNÁNDEZ-NAVARRO, 2003)
Tamaños de granos
(% peso )Fracción de grano de arena
(mm) Gruesa Media Fina Muy fina
> 1,0 Máx.1
1,0- 0,5 5-10 Máx.l
0,5- 0,355 15-35 5-15 Máx.1
0,355-0,25 25-35 30-50 15-30 Máx.1
0,25-1,125 20-30 40-60 60-80 80-90
0,125- 0,063 0-1 0-2 2-5 10-20
< 0,063 Máx.1 Máx.3
El contenido en partículas muy finas « 0,1 mm) debe ser menor del 1 %, ya que si se
aumenta esta proporción puede ocurrir que el afinado o eliminación de burbujas presente
mayores dificultades. Por otro lado, los granos muy gruesos de arena pueden dar lugar a
la presencia de "infundidos" en el vidrio final. Otro parámetro que tiene gran importancia
en la selección de una arena para vidrio es que presente una elevada superficie específica,
pues los granos de formas irregulares suelen ser más reactivos que los redondeados. De
esta manera, es recomendable una Sesp = 40 - 60 cm2
/g. Se dispone de diversos métodos
tecnológicos como la molienda controlada, la purificación química, flotación, separaciones
magnéticas, etc. para optimizar propiedades de las arenas con vistas a su utilización en la
manufactura de vidrios, pero no se entra aquí en detalles ya que hay abundante bibliografía
al respecto (Oteo, 1987) (Varona, 1987).
Las especificaciones del contenido en óxidos de hierro son diferentes según que se quiera fabricar vidrio "blanco" (incoloro), o bien vidrio de color, ya que ésta es una impureza
habitual en las arenas. Este valor según la Norma británica es de 0,008% para arenas de
Clase A, siendo de 0,013 para las de Clase B y del 0,030% en las arenas clasificadas como
Clase C. En cualquier caso los límites admisibles de esta impureza dependen del tipo de
vidrio que se quiera fabricar y comercializar (Tabla 4).
TABLA 4
CONCENTRACIONES MÁXIMAS DE ÓXIDO DE HIERRO.
(FERNÁNDEZ-NAVARRO, 2003)
Tipo de vidrio % en peso de Fe203
Vidrio de botella (verde) 0,500-1,00
Vidrio semiblanco 0,050-0,100
Vidrio plano 0,030-0,050
Vidrio blanco común 0,020-0,030
Vidrio blanco "semicristal" (vajillas) 0,015-0,020
"Cristal de plomo" (vajillas) 0,006-0,012
Vidrio óptico 0,003-0,005 Materias Primas para la Industria del Vidrio 55
ÓXIDO DE BORO.- El óxido de boro es el formador de la amplia familia de "vidrios
de borosilicato" así como de numerosos vidriados y esmaltes. Este tipo de vidrios son muy
usados en material de laboratorio, vidrios termorresistentes, fibras de vidrio, vidriados, vidrios
especiales ... ). El efecto sobre la viscosidad de la adición de boro es tal que con sólo sustituir
un 1,5% de Si02 se mejora la extracción (colado) del fundido en un 15-20 %. Se produce
además un efecto denominado "anomalía bórica", de manera que en ausencia de modificadores
o bajas proporciones de los mismos hay cambios de coordinación de triangular a tetraédrica
mejorando o empeorando ciertas propiedades. La Tabla 5 recoge el tipo de materias primas
de boro que se pueden usar en la obtención de productos vítreos de todo tipo.
TABLA 5
MATERIAS PRIMAS CONTENIENDO BORO PARA LA FABRICACIÓN DE
VIDRIOS EXTRACTADA DE FERNÁNDEZ-NAVARRO, 2003
Nombre Fórmula % peso de B20 3
Minerales
Sassolina B2O.3H2O 56,32
Bórax Na20 . 2B20 3• lOH2O 36,52
Rasorita 2NazO. 3B20 3• 5H2O 50,96
Colemanita 2CaO. 3Bz0 3• 5HzO 50,82
Pandermita 5CaO. 6B20 3• 9H2O
,
, 48,57
,
Ulexita Na20. 2CaO. 5B20 3• 16HzO 42,96
BoracÍta 6MgO. 8B20 3• MgClz 62,30
Productos sintéticos
Ácido bórico B03H3 56,32
Bórax deshidratado Na2B40 7• lOH2O 36,52
Bórax pentahidrato Na2B40 7• 5HzO 47,81
Bórax anhidro Na2B40 7 69,20
La adición de boro en formulaciones vítreas se puede realizar a partir de productos quí-
micos puros tales como: ácido bórico y diversos tipos de bórax, o bien a partir de ciertos
minerales: colemanita, ulexita, boracita, etc ...
PENTÓXIDO DE FÓSFORO.- Los grupos de fosfato [P04-], así como otros grupos
de fosfato como los difosfato y pirofosfatos constituyen un tercer grupo de formadores de
vidrio que se formulan básicamente por la introducción de materias primas o minerales de
fosfato en la red vítrea. Aunque puede haber diversos tipos de grupos de polifosfato, ya
que se trata de "vidrios de red polimérica", en general se representa y calcula la presencia
del fosfato en la red de este tipo de vidrios por el óxido: P20 S • Los vidrios que incluyen 56 JESÚS M' RINCÓN
fósforo como formador de la red vítrea tienen aplicaciones en soldadura metal-cerámica,
pero más recientemente tienen aplicaciones algunos de ellos por sus propiedades bioactivas
como biomateriales para reparaciones óseas o en implantes dentales (Rincón y Martínez,
1984). Incluso se han llegado a formular y proponer vidrios conteniendo este óxido como
formador vítreo a partir de algunos residuos mineros de moscovitas y ambligonita (Rincón,
1988).
Se puede incorporar este óxido en la formulación de vidrios a partir de compuestos
químicos puros de fosfato tales como: H3P04 , Ca3(P04)1 , Bal (P04)1 , AIP04 , aportando
contenidos de P10S del: 72,44; 45,76; 23,58 Y 58,21 % peso, respectivamente. Pero, puede
incorporarse este óxido junto con otros óxidos a la red vítrea por la utilización de minerales
fosfatados como la ambligonita y el apatito. La siguiente Tabla 6 presenta la composición
química completa en óxidos de dos minerales representativos de este tipo.
Fundentes
TABLA 6
MINERALES QUE PERMITEN APORTAR GRUPOS FOSFATO
A LA ESTRUCTURA DE VIDRIOS
% peso AMBLIGONITA APATITO
P20 S 46,8 40,5
Si02 0,3 0,9
Ah03 34,4 0,3
Fe203 0,3 0,2
CaO -- 54,0
MgO 0,4 0,1
Na20 1,6 --
K20 0,3 --
LizO 8,5 --
F2 2,7 2,3
Los minerales que aportan óxidos fundente (PbO, ZnO, compuestos de f1úor. .. ) son
básicamente óxidos puros o bien, compuestos químicos que contienen óxidos que al introducirse en la red vítrea facilitan la obtención de menores intervalos de fusión para el
vidrio. El óxido de plomo se aporta generalmente como: Minio (Pb04), litargirio (PbO) o
carbonato de plomo (2PbC03.(OH)1).
El óxido de cinc se suele incluir como tal óxido en forma blanca o gris (en este caso
conteniendo además 5% PbO). El flúor se puede añadir como productos químicos de f1uorsilicato de sodio (NaSiF4), f1uoruro de aluminio (AIF) o incluso como f1uoruros de sodio Materias Primas para la Industria del Vidrio
57
o de calcio (NaF, CaFz). Pero también puede incluirse a partir de minerales tales como:
criolita (NaAIF6) o espato fluor (CaFz).
ÓXIDOS ALCALINOS.- En la formulación de vidrios convencionales sodocálcicos se
suele incorporar el óxido de sodio a partir de sosa Solway (NaZC03), o menos frecuentemente como NaZS04 (que aporta hasta un 20-25% de óxido de sodio) que actúa además
como agente afinante de la mezcla fundida facilitando la eliminación de burbujas en el
vidrio. La adición de este sulfato puede dar lugar a ciertos problemas de corrosión en los
refractarios del horno, coloración amarillenta y separación de fases produciendo un defecto
conocido como "bulones o burbujas de sulfato" (Montes, 1970). Las fuentes naturales de
sulfato sódico suelen ser: thenardita (NaZS04), glauberita (NaZS04. CaS04) o mirabilita
(NazS04.lOHzO).
La inclusión de óxido de sodio se hace hoy en día en su mayor proporción en forma del
producto comercial denominado: "soda ash" (ceniza o polvo conteniendo óxido de sodio).
Se trata de un producto químico básico cuyo mayor uso es en la industria del vidrio y que
puede ser producido a partir de minerales o de manera sintética. Siendo EEUU el mayor
productor mundial de este tipo de materia prima, China está alcanzando actualmente cotas
similares de producción. Europa alcanza la tercera posición en la producción de esta materia
prima, que representa en el total mundial un porcentaje de uso en la industria del vidrio del
51 % de la producción total, distribuyéndose el 21 % para la fabricación de vidrio plano, el
24% para vidrio hueco y el 6% para otros tipos de vidrio (Morrin, 2005). Otras posibilidades para incluir sodio en el vidrio es la utilización de rocas naturales: rocas magmáticas
(nefelina- sienita, fonolitas, traquitas ... o vidrios volcánicos como obsidiana, riolitas, perlitas ... ). Aun aSÍ, hay que considerar si algunos de estos minerales y rocas aportan cantidades
importantes de iones F- y Cl-, del orden del 0,2-0,3%, que aumentarían la contaminación
ambiental. El óxido de potasio se suele añadir como carbonato potásico o a partir de rocas
naturales feldespáticas con minerales tales como la ortoclasa o la leucita (KzO.Alz03.4SiOz).
La silvina y la carnalita son los minerales a partir de los cuales se obtiene carbonato de
potasio, así como de las melazas del azúcar de remolacha (Fernández-Navarro, 2003). Es
interesante conocer que en la Edad Media se usaron cenizas vegetales muy ricas en KzO
para la fabricación de vidrios de los vitrales de las catedrales (Fernández-Navarro, 1996).
Otros óxidos de elementos alcalinos como el de litio tienen menor aplicación en la
industria del vidrio convencional, utilizándose únicamente en muy baja proporción como
corrector de ciertas propiedades en algunos vidrios para mejorar ciertas propiedades ópticas
como el brillo o para corregir los valores del coeficiente de dilatación térmica. En cualquier
caso, este óxido tiene actualmente gran uso en la producción de materiales vitrocerámicos
como el Pyroflam, por lo que sus materias primas serán mencionadas con más detalle más
adelante (Aleixandre y Fernández-Navarro, 1964).
ÓXIDOS ALCALINOTERREOS.- El óxido de calcio, CaO, que es común en los vidrios
convencionales soda-cálcicos que vienen obteniéndose desde la civilización romana, se aporta
generalmente como caliza (CaC03) o como aragonito, aunque también puede formularse
con cal viva (CaO) o cal apagada (Ca(OH)2). También puede incluirse este óxido a partir
de ciertos feldespatos como la anortita.
El óxido de magnesio cumple un papel semejante al del óxido de calcio en la formulación
de vidrios, mejorando algunas propiedades, pues añadido en pequeñas proporciones da lugar
a vidrios más estables. Se puede añadir con dolomita (CaC03• MgC03) o como magnesita 58 JESÚS Ma RINCÓN
(MgC03), aunque es menos recomendable debido a su elevado contenido en impurezas de
óxidos de hierro. La granulometría recomendable para evitar segregaciones en la mezcla
debe estar en el intervalo: 0,1-0,5 mm (Femández-Navarro, 2003). Muy recientemente, se
ha llegado a proponer la inclusión de un mineral del grupo de la clorita, sheridanita (5MgO.
Ab03. 3Si02. 4H20), como materia prima para la producción de vidrio de botellas (lordan
et al., 2005). El óxido de bario como productos químicos puros (BaC03 ó Ba(N03)2), o
bien desde especies minerales tales como: baritina, BaS04 o whiterita, BaC03. La adición
de bario en vidrios mejora las propiedades ópticas de brillo e índice de refracción y cumple
un papel parecido a la adición de PbO en la formulación de vidrios, sobre todo en los de
aplicaciones especiales.
OTROS ÓXIDOS DE CATION BIVALENTE.- El óxido de cinc, ZnO, se añade en
pequeñas proporciones a ciertos tipos de vidrio (no mayores del 5%) pues mejora la resistencia química y eleva el índice de refracción, aumenta la dureza y facilita el afinado al
reducir la viscosidad a elevadas temperaturas. Se suele añadir como smithsonita (ZnC03),
como cinc ita (ZnO) o incluso como hemimorfita (2Zno.Si02• H20). Pero puede añadirse
a partir de preparados de cinc procedentes de procesos hidrometalúrgicos, aunque en este
caso puede contener impurezas de PbO y de Fe203.
Estabilizantes
El Ab03 se incorpora normalmente en vidrios en baja proporción: del 1 al 3%, aunque
puede añadirse en mayores proporciones en vidrios especiales. Suele aportarse como tal
en el caso del Ah03 , a partir de hidróxido s de aluminio tanto naturales como sintéticos
(diasporo, bauxita o hidrargilita), o bien a partir de minerales y rocas que incluyen alúmina
en su composición, como los feldespatos, o incluso ciertos tipos de minerales de la arcilla
con capacidad fundente en ciertas composiciones. También puedan utilizarse algunas rocas
aluminosas como el granito, como veremos más adelante con un ejemplo de formulación
a partir de residuos de canteras de piedra natural, traquitas e incluso nefelina-sienita. A
veces se puede usar incluso caolín (Ah03.2Si02. H20), pero aunque puede agregarse en
muy pequeños tamaños de partícula (incluso menores de 2 micras) presenta la desventaja
de su difícil disolución en fundidos, de manera que se puede incluso segregar fácilmente de
la mezcla fundida. La adición de feldespatos, por otra parte, en la formulación de vidrios
presenta la ventaja de sus relativamente bajas temperaturas de fusión y su fácil incorporación a la mezcla fundida. La siguiente Tabla 7 resume las principales materias primas
utilizadas para incorporar alúmina en vidrios.
Los feldespatos, de hecho, son ampliamente usados por la industria del vidrio plano,
vidrio hueco y vidrios especiales, aunque algunos de ellos, dependiendo de su grado de
pureza, pueden aportar contenidos de óxidos de hierro entre 0,03 y el 0,15%, lo cual puede
inducir cierta coloración en el caso de vidrios transparentes. El aporte de alúmina como
tal óxido en varios tipos de feldespatos comerciales suele abarcar el intervalo de 15 - 20%
en peso. En cualquier caso el óxido más determinante para su capacidad de fusión de la
mezcla vitrificable está relacionado con el diferente contenido en los óxidos alcalinos: K20
(en el orden del 2-3%) o Na20 (en el orden del 7-8%). Incluso arenas feldespáticas pueden
ser añadidas en la fabricación de vidrio, ya que a la adición de sílice se consigue una cierta
adición de un elemento fundente que facilita el proceso de fusión. Materias Primas para la Industria del Vidrio
59
La adición de feldespatos permite además, simultáneamente con la adición de Alz03, la incorporación de elementos alcalinos y alcalinotérreos según el tipo añadido: NazO·Ah03·2SiOz
en el caso de la albita; KzO·Ab03·6SiOz en el caso de la ortoclasa; CaO·Alz03·2SiOz en el
caso de la anortita, (NazO·Alz03·6SiOz) + (CaO·Alz03·2SiOz, variable) si se trata de oligoclasa y BaO·Alz03·2Si02 si el feldespato que se añade al vidrio es celsiana.
T ABLA 7
MATERIAS PRIMAS QUE APORTAN Ah03 EN LA FORMULACIÓN
DE PRODUCTOS VÍTREOS
Grupo MATERIA PRIMA Formula
Productos químicos Alúmina calcinada Ab03
puros Hidróxido de Al(OH)3
aluminio
Nitrato de aluminio Al(N03)3·15 H20
Oxidos de aluminio Diasporo Ab03·H2O
Bauxita Ab03·2H2O
Hidrargilita AbOdH2O
Feldespatos Ortoclasa (K,Na)20·Ab03·6Si02
Plagioclasa (Ca,Na)20·AIz03·6Si02
Anortita CaO·AIz03·2Si02
Rocas aluminosas y Granito aportaría hasta 16%AIz03
arcillas Traquita " 16%AIz03
Nefelina- sienita " 23%Ab03
Caolin " 23%Ah03
Alternativas recientes Sheridanita Aportaría en un baño de vidrio común
(lordan et al., 2005) hasta un 7,5% de MgO y un 4,7% de Ab03
Componentes secundarios
En las composiciones de productos vítreos de todo tipo se añaden a los componentes
antes citados una serie de aditivos como componentes secundarios generalmente en peque-
ñas proporciones. Estos aditivos o componentes secundarios cumplen diversas funciones
y básicamente son:
Afinantes: Que permiten durante el proceso de fusión favorecer la eliminación de burbujas. Los más usados son: Sb20 3 ,AS20 3 , S04Na2, N03K, N03Na, etc.
Opacificantes: Permiten dispersar la luz por efecto Tindall por dispersión de pequeños
cristalitos dispersos en la matriz vítrea dando lugar a vidrios opales y opacos.
Colorantes: Su adición permite obtener todo tipo de vidrios coloreados en masa. Suelen
ser óxidos de elementos de transición, algunos pares red-ox y elementos en estado
coloidal que se logran introducir por diversos procedimientos en la masa vítrea.
Decolorantes: Son elementos que se añaden para neutralizar efectos de color producidos por impurezas de las materias primas. Un ejemplo es la adición de selenio para
neutralizar el efecto de coloración de los óxidos de hierro. 60 JESÚS M" RINCÓN
Solarizantes: Son elementos u óxidos que se añaden, como es el caso del MnOz, para
producir efectos de la irradiación solar sobre la coloración y transmisión óptica del
vidrio.
Activantes de propiedades específicas: Son óxidos o elementos (metálicos generalmente,
en este caso los pares red-ox juegan también un papel importante) que se añaden para
obtener respuestas activas del vidrio de todo tipo (fotosensibilidad, termosensibilidad,
electrocromicidad, etc.).
MATERIALES VITROCERÁMICOS. MATERIAS PRIMAS DE LITIO
Los materiales vitrocerámicos constituyen una amplia gama de materiales de tipo vítreo
que derivan de ciertos tipos de vidrios. Son sólidos policristalinos que contienen una fase
vítrea residual y que proceden en su obtención de un vidrio de partida ("vidrio madre" o
vidrio original) que da lugar a este tipo de materiales después de someter dicho vidrio a
tratamientos de nucleación y crecimiento de fases cristalinas en su interior. Así pues, son
productos resultantes de la cristalización controlada de un vidrio (un fundido sobreenfriado
metaestablemente ... ) en el que "precipitan" una o varias fases cristalinas desde la fase
vítrea original en forma de pequeñísimos cristales (desde nanómetros hasta micras), de
ahí que si el proceso no se completa totalmente en la masa total del vidrio quede siempre
una "fase vítrea residual". La microestructura de este tipo de materiales depende de: a)
el número de cristalitos formados y crecidos en el vidrio, b) el tamaño final de dichos
cristalitos y c) la fracción de volumen de cristalización (Romero y Rincón, 1996). Desde
su descubrimiento en la década de 1950, los materiales vitrocerámicos han experimentado
un gran desarrollo tecnológico que ha dado lugar a una amplia gama de productos con
numerosas aplicaciones industriales. Así, los materiales vitrocerámicos son utilizados en el
campo de la microelectrónica, microondas, astronomía, telecomunicaciones y biomedicina
(Manfredini, 1996) (Rincón et al., 2001). Existe una amplia gama de materiales de tipo
vitrocerámico, pero los que inicialmente y de hecho han tenido mayor comercialización
son los basados en ~- espodumena, que constituyen la base de las encimeras "vitrocerá-
micas" usadas en todo tipo de cocinas y mesas calientes de laboratorio. La incorporación
de óxido de litio es la principal característica de este tipo de materiales, ya que el ion Li+
por su elevada intensidad de cambio iónico favorece la nucleación de fases cristalinas y
el crecimiento de las mismas. El sistema de composición básico a partir del cual se formulan este tipo de vitrocerámicos es el sistema binario: LizO - Si02 , siendo este tipo de
vitrocerámicos los que han tenido una mayor expansión comercial entre el consumidor
para usos domésticos.
Las materias primas que aportan litio se recogen en la tabla 9. Unas pueden ser sintéticas
como el C03Liz, aunque puede obtenerse a partir de ciertas salmueras. Pero generalmente
casi todos los minerales de litio, generalmente relacionados con pegmatitas y menas de
metales como el Sn y W, suelen ser muy útiles para su uso en la formulación de materiales
vitrocerámicos. En algunos de estos casos la fusión se produce a mayores temperaturas,
pero con una adecuada formulación del baño o mezcla original puede conseguirse su incorporación a vidrios, dependiendo del resto de componentes que incluyan estos minerales,
tales como flúor o potasio. Materias Primas para la Industria del Vidrio
61
TABLA 8
MATERIALES VITROCERÁMICOS CONVENCIONALES CON SUS
APLICACIONES Y PROPIEDADES MÁS GENERALES, ASÍ COMO LAS FASES
CRISTALINAS QUE LOS COMPONEN (RINCÓN et al., 2001)
NOMBRE COMERCIAL
PRINCIPALES FASES
PROPIEDADES APLICACIONES
CRISTALlNAS
CORNINO OLASS
Código 8603
Li,O-SiO¡
Mecantzable fotoqulrnicamenle Moldes de Impresión
L.,Q-2SI0,
2MgO-2AllO,-SSio, (tormenta) Transpam11X:
•
las /l1icrooudas.
Código 9696 -S10, Resistellte al ehoque l&mico y CabeDs do misil
·rtO, erosiÓ'l
CódJgo 9608 p.5podumena $. sol.
Baja cxpanslon. O\!n.bilidad
UICDSJ!ios de cocina
I Quimica
CódigoOJOJ
NaP-A1, 0,-2S¡0, (ncfehna)
Resistente VIJll1as de mesa
BaO-AJ,O,.2Sio, (e.lsiam)
Código 0333 p..Spodumena $. sol. ResISl .... t •• d. fkil hmp\CZJl Rl:cubrunlentO$ r.chadas
BaJl cxpIn5iOn, rcsim:n1C.
Código96IS p..Spodumena So sol. estAbIlidad y dunbilidad rénnic:a.
fkil d. limpi.,-
Có<bgo 94SS (Cercor)' p..Spodwnena s . • ul :.!ull¡Lil
Bap expansIón. 3113 cs!3bilt<WI
Cambiadores d. caJor
lénnica
lfilth-K fI,lrOCtr';"'ieo (Ba. Sr Pb) }o.'b,O Alta oonstanLe diel6ctrica Condensadores
En,,(uh EJearic Li,Q-2S¡o, Solcbdun de metales BusbJOItS
Fu}i HEATRON ,8-CUNZO $. sol.
Baja expansión. tn.ns»am>cla.
Tubos cak facIorcs
estabilidad térmica
Gmt!TO/ E/teme R-X- LiP.2SiO¡ Soldaduno metales. d,.lóclrico Cuas. Bushinlt
./Van/mi Se·ito NeocUT11lt J J PSpodwncna S sol.
Baja cxpIn5ión. CSlabilidad
Vajilla OOCln.1
! quimica
OWE.NS-lUffiOiS CER-VFT
CIOI p.cUMU> s. sol. Baja expansiÓll ~jos de IClescopios
CI06 p..Spodwncna s. sol. Traslucido. baja expansIón <''ublertas de fooos de oalo,
CI26 [dem
Opaco. alta resistencia. baja
Tubos. valvulas
expansIón
Pla"d/~T NUTt!CII. Silicatos ak:alinos
Recubrimientos, resistencia al Procesos quínucos, aparalOS d.
impacto y a la abrasión ca!e(aeción
PPG H.~CllVI(
106 /J-SpodUJrICM s. <01. Baja expansión, traSlucidos
Superficie COClDa. ventanas de
alta ICmpen/UrI
101
I
/J.CUanJ) 5_ sol. ¡Transparente • RDSpOmICia al infram¡jo
TABLA 9
MATERIAS PRIMAS QUE APORTAN LITIO A TODO TIPO DE PRODUCTOS
VÍTREOS Y EN EL CASO DE LA PRODUCCIÓN DE MATERIALES
VITROCERÁMICOS (ALEIXANDRE y FERNÁNDEZ-NAVARRO, 1964)
MATERIA PRIMA Fórmula
% peso
Naturaleza
Densidad T fusión
teórico (gcm-3)
(oC)
Carbonato de litio Li2C03 40,4 % salmueras 2,11 618
Ambligonita 2LiFAh03' P20 5 10,10 pegmatitas y menas 3,04-3,11
Sn,W
Espodumena Li20' Ah03-4Si02 8,10 en pegmatitas 2,60 1421
Lepidolita LiF-KFAh03. 3Si02 6,43 Micas rosa, lila, en 2,85
pegmatitas
Petalita LhO'Ah03'8Si02 5,71 Pegmatitas litiníferas 2,4-2,5 1350
Eucriptita LbO-Ah03-2Si02 11,90 Espodumena alterada 2,67 1410 62 JESÚS Ma
RINCÓN
Además de los materiales vitrocerámicos conteniendo litio, constituyen un grupo importante los materiales vitrocerámicos obtenidos por fusión y recristalización controlada
de rocas basálticas, en los que obviamente la materia primas son rocas del mismo tipo
(Queralt, 1988) (Vicente-Mingarro et al., 1990) (Rincón et al., 1992) (Acosta et al., 2005).
A partir de este tipo de fundidos se pueden obtener fibras de vidrio para su utilización como
refuerzo de materiales compuestos (Callejas et al., 1990) o bien, útiles por sus propiedades
de aislamiento térmico y acústico (Cáceres et al., 1996).
Se han desarrollado otros tipos de nuevos materiales vitrocerámicos conteniendo litio
y grupos fosfato y que presenta superficie iridiscente basados en la cristalización desde el
fundido de una espodumena de fosfato a partir de mezclas de ambligonita, moscovita y
lepidolita (Rincón et al., 1984) (Rincón et al., 1988). Dado que la gama de materiales vitrocerámicos es muy amplia por sus aplicaciones, las composiciones son también muy diversas
como es el caso de los que presentan propiedades bioactivas, biocompatibles, eléctricas,
magnéticas, etc ... por lo que las materias primas para la obtención de los mismos es muy
variada (Rincón y Martínez, 1984).
En el caso de aplicaciones arquitectónicas de los materiales vitrocerámicos existen en
el mercado una serie de productos en forma de plaquetas imitando la piedra natural que se
obtienen por un proceso de sinterización/ cristalización de gránulos vítreos elaborados a partir
de materias primas cálcicas: caliza, dolomita, cuarzo y materias primas feldespáticas. En
este caso, una vez lograda la recristalización de los vidrios originales, se llegan a productos
constituidos fundamentalmente por: anortita y wollastonita sintéticas, precipitadas y dispersas
en una matriz de vidrio en una elevada fracción. La Tabla 10 resume las principales materias
primas naturales usadas tradicionalmente para la producción de materiales vitrocerámicos
a las que se añaden algunas de residuos a que se refiere el siguiente capítulo.
MATERIAS PRIMAS SECUNDARIAS O DE RESIDUOS
La materia prima secundaria más común en la industria del vidrio es desde hace años
el propio casco de vidrio (o "cullet") que dispone de una red perfectamente establecida de
recogida, clasificación y molienda del mismo, por lo que su utilización en la fabricación de
todo tipo de vidrios (vidrio plano, hueco, gresite, etc ... ) es ya de uso generalizado. Por otro
lado, y además, el desarrollo industrial experimentado en las últimas décadas ha originado
la generación de grandes cantidades de residuos inorgánicos de naturaleza diversa, tales
como cenizas volantes, escorias y lodos. Algunos de estos residuos contienen cantidades
apreciables de elementos tóxicos como Pb, Cr, Cu, Zn, Cd, Hg y otros metales, por lo que
son considerados como residuos tóxicos y peligrosos.
En la actualidad estos residuos se encuentran almacenados en depósitos o contenedores
especiales dentro de las fábricas que los originan y en ocasiones son depositados en vertederos incontrolados con el consiguiente riesgo de contaminación ambiental. Una forma de
paliar los problemas sociales y medioambientales asociados a la producción y vertido de
residuos industriales es desarrollar un proceso que permita reciclar los residuos a través de
su transformación en materiales útiles. Además, "la escasez de ciertas reservas de minerales está llevando a encontrar nuevas tecnologías que incorporen nuevas materias primas o
procesos diferentes para sustituir a los actuales" (Club Español de la Industria, Tecnología
y Minería, 2005: Visión estratégica) En este sentido se han propuesto numerosas soluciones Materias Primas para la Industria del Vidrio
TABLA 10
MATERIAS PRIMAS NATURALES PARA LA PRODUCCIÓN DE
MATERIALES VITROCERÁMICOS y ALGUNAS RESIDUALES
(RINCÓN Y ROMERO, 1997)
Raw malerials Si02 AIPl B:Pl P,Os L~O Na20 K:r0 MgO CaO
Kaolin 47.03 8.0
._.
--- --- --- --- .-. ..-
Feldspar 68.2 18.0
_ ..
... ... 1.2 0.1
__ o
0.2
Nepbeline 60.4 23.6
... .. - .-. 9.8 4.6 0.1 0.7
F
"-
.. -
...
Aplite 64.4 20.9
... _.- _.- 5.4 2.7
._. 5.3
'"
Tale 50.0 7.5
... _ .. ... 0.1
._- 33.0 0.4
---
Gioberlite 1.5
... .. - ..- ---
_ ..
--- 48.0 1.0
...
PetaJite 76.2 17.2
-_. ....... 4.5 0.2 0.4 0.2 0.2 0.1
Spodumene 63.4 26.2
--- --- 7.4 1.0 0.7 0.2 0.5 ...
Lepidolile 51.7 27.5
--- --- 3.9 0.9 7.4 .-- --- 7.2
fJuorspar 5.2 0.6
_ ..
... ... 0.1
__ o
... 66.1 [4"4.5
Apatite 0.9 0.3
-_. ~O.5 _. ... ...... . .. 0.1 54.0 2.3
Amblygonite 13.7 32.3
... 40.4 7.3 3.8 . .. -_.
--- 2.5
Colemanite 5.0 0.5 44.0
... .-. OA 0.1 1.9 25.7 ---
Rasarite 5.5 0.7 45.5 _o.
--- 21.0
__ o
l.0 1.0
-'-
63
BJast fumace slags 30·37 7·16 _.- 0.3
._. . .. . .. 0.8·10. 36.5·47.8 0.2·0.4
Flyasbes· 34·50.7 8.9·31
.......
--- .. - l.4·U
... 0.5·4.3 1-173
._.
* Este residuo también suele contener FeO en un margen de 6 - 26 % en peso.
como el uso de estos residuos como materiales de construcción, catalizadores y pigmentos,
refractarios, material puzolánico y productos vitrocerámicos (Caligaris et al., 2000) (Romero y Rincón, 2001) (Rincón y Romero, 2002). El Cuadro 2 recoge esquemáticamente los
tipos de residuos con los que se pueden obtener diversos materiales cerámicos y vítreos,
así como las posibilidades reales de aplicación de los materiales resultantes. El Cuadro 3
resume los óxidos que pueden aportar los diferentes tipos de residuos para la formulación
de todo tipo de productos vítreos.
Entre los años 1930-85 se desarrollaron en la antigua Unión Soviética una serie de productos de tipo vitrocerámico a base de enfriar lentamente fundidos de rocas y especialmente
fundidos de residuos industriales de composiciones especialmente diseñadas para ese fin.
Ese tipo de materiales se han venido nombrando con el nombre genérico de Materiales
Petrúrgicos por su similitud de moldeado y ciclos de enfriamiento con los metalúrgicos
(García-Verduch, 1980). Entre 1985-2004 tanto en los EEUU como en Europa creció el
interés por la vitrificación de residuos industriales, especialmente los generados por la
industria nuclear (Rincón, 1991) y como método más fiable a largo plazo para garantizar
la inertización de residuos tóxicos y peligrosos. Ya desde 1970 el Grupo de Materiales Vitrocerámicos en el InstO de Cerámica y Vidrio del CSIC y, posteriormente, continuando su 64
JESÚS M" RINCÓN
CUADRO 2
TIPOS DE RESIDUOS USADOS COMO MATERIA PRIMA SECUNDARIA PARA LA
OBTENCIÓN DE PRODUCTOS CERÁMICOS Y VÍTREOS
RESIDUO RECICLABLE MATERIAL APLICACIÓN
Hormigones de demolición Cerámica de arcilla cocida Construcción
Vidrios de pantallas TV y Vidrio mosaico (gresites) Recubrimiento (fachadas,
PCs túneles, galerías, pasillos ... )
Lodos de todo tipo: Plaquetas de gres Edificación (pavimentos y
Hidrometalúrgicos, porcelánico, ladrillería, revestimientos cerámicos)
depuradoras, estuarios, ríos, fibras de aislamiento
lagunas ...
Escorias de arco de plasma Vitrocerámicos WASTILE: Edificación y obra pública
Porosos y plaquetas masivas
CUADRO 3
ÓXIDOS QUE FUNDAMENTALMENTE APORTAN DIVERSOS TIPOS DE
RESIDUOS INDUSTRIALES PARA LA FORMULACIÓN DE DIVERSOS TIPOS
DE PRODUCTOS VÍTREOS
Principal óxido que se aporta Contenido aproximado Residuo
Si02 Más del 90% -7 estériles de minas
-7 incrustados de centrales
geotérmicas
-7 cenizas cáscara arroz
Si02 + CaO Si02 (35-45%), CaO (30- -7 escorias AH o
40%), Alz03 (8-14%), varios metalúrgicas en general
P20 S 46% -7 cenizas de huesos o de
vegetales
Dolomitas Más del 90% -7 precipitados de calderas,
estériles mineros, residuos
de piedra natural
Óxidos fundentes, PbO(6%), ZnO (11 %) , -7 lodos de hidrometalurgia
intermedios o colorantes ... Fe203 (60%) ...
Óxidos alcalinotérreos, Si02 CaO (10%), Alz03(22%), -7 cenizas de centrales
y Alz03 Si02 (57%), Fe203 (5%) térmicas convencionales y
de ciclo combinado (OICC) Materias Primas para la Industria del Vidrio 65
actividad desde 1994 como Grupo/ Lab. de Materiales Vítreos y Cerámicos en el InstO de
Ciencias de la Construcción E. Torroja del también CSIC, viene realizando investigaciones
en los procesos de vitrificación y desvitrificación controlada de todo tipo de residuos inorgá-
nicos. Esta investigación se inició con la vitrificación de residuos minerales de ambligonita
(Rincón, 1984), lepidolita (Rincón et al., 1984), vermiculita y moscovita antes citadas y
ha continuado con varias investigaciones para demostrar su viabilidad en la obtención de
diversos tipos de vitrocerámicos. La Tabla 11 indica las concentraciones en óxidos de los
componentes incluidos en una serie de residuos con los que se ha venido demostrando
desde hace unos años su viabilidad como materia prima secundaria para la obtención de
una amplia variedad de vidrios y vitrocerámicos.
TABLA 11
COMPOSICIÓN ANALÍTICA DE DIVERSOS RESIDUOS ÚTILES PARA LA
OBTENCIÓN DE PRODUCTOS VÍTREOS Y VITROCERÁMICOS
Si02 Ah03 Fe203 CaO MgO Na20 K20 ZnO PbO
(1) Goethita 3,8 0,9 67,9 1,3 0,1 17,6 8,3
Jarosita 5,9 0,5 78,6 0,1 0,1 3,3 11,3
As Pontes 46,2 30,3 10,1 9,3 2,4 0,5 1,2
(2) Meirama 55,1 28,1 5,1 8,0 2,4 0,4 0,9
Teruel 48,3 26,1 16,9 5,7 1,2 0,2 1,6
(3) Palma de Mallorca 8,9 5,5 1,1 74,3 2,4 6,0 4,7
Casco de vidrio 72,2 0,9 0,1 9,38 3,7 l3,4 0,1
(4) Dolomita 26,3 7,3 2,4 41,0 21,2 0,2 1,4
Granito 62,5 11,4 12,1 4,2 0,8 2,8 3,1
(1) Residuos de la hidrometalurgia del zinc; (2) Cenizas volantes de centrales térmicas; (3) Ceniza de
planta incineradora de RSU y (4) Materias primas complementarias. 66 JESÚS M' RINCÓN
Vidrios a partir de lodos de hierro: lodos de goethita y de jarosita
Más recientemente, se ha complementado con aplicaciones específicas en la vitrificación de residuos de goethita y jarosita de la hidrometalurgia del cinc (Romero y Rincón,
1988). Goethita (a-FeOOH) y jarosita (MFe3(S04)z(OH)6) son los dos principales residuos
originados en la producción de zinc metálico. En la Unión Europea hay en la actualidad
10 plantas electrolíticas de zinc que producen aproximadamente 425.000 ton/año de residuos. La Tabla 12 da una muestra de las cantidades comparadas que se producen de este
y otros residuos que podrían reciclarse en la obtención de nuevos productos vítreos entre
otras posibilidades para paliar en parte la problemática que generan este tipo de residuos
producidos en gran volumen.
Al igual que la goethita, la jarosita tiene un elevado contenido en Fe203, lo que hace
necesario utilizar materia primas complementarias (casco de vidrio, granito) para favorecer
la formación de vidrio. A partir de estas materias primas se obtuvieron vidrios que incorporaban a su composición un porcentaje de jarosita comprendido en el intervalo 30-50%,
40-50% de casco de vidrio y 10-20% de granito. La composición química de los vidrios
de jarosita, se ha podido comprobar que son vidrios de composición muy semejante a los
vidrios de goethita pero con un contenido en óxido de hierro ligeramente inferior.
FIGURA 1. Montaje de tres fotografías mostrando: arriba a la izquierda, una vista de los
depósitos de jaros ita en Monteponi, Iglesias (Cerdeña). Debajo, un cuadro de un artista local
que representa el gran volumen de estos residuos en comparación con el tamaño de la fábrica
y a la derecha se muestra la Planta Piloto de Vitrificación instalada en la misma localidad
(Consorcio Europeo Brite-Euram con participación española, Rincón et al. 2002) (autoría de
las fotos: J. Ma
• Rincón). Materias Primas para la Industria del Vidrio
67
TABLA 12
PRODUCCIÓN DE ALGUNOS RESIDUOS POTENCIALMENTE VITRIFICABLES
SECTOR INDUSTRIAL RESIDUO PRODUCCIÓN
(ton/año)
Hidrometalurgia del zinc Jarosita 300.000*
Goethita 100.000*
Centrales térmicas Escoria 1.304.307**
Ceniza volante 7.391.075**
Incineradora de RSU Cenizas volantes 11.200.000*
* producción europea y ** producción nacional española
Los materiales vitrocerárnicos obtenidos a partir de los vidrios de jarosita se han preparado
siguiendo dos procesos: proceso vitrocerámico convencional y proceso de sinterización. En
las curvas de transformación de fases temperatura-tiempo (TTT) de los vidrios obtenidos
por ambos métodos, se observa que el proceso de sinterización retrasa la cristalización y
así mientras que en los vitrocerámicos masivos la cristalización comienza con tratamientos
térmicos de 900°C, en los vitrocerámicos sinterizados es necesario una temperatura de
1.000°C para provocar la cristalización. En ambos procesos la fase cristalina precipitada
mayoritariamente es diopsido (CaO·MgO·2SiOz).
Vidrios sinterizados a partir de vidrios de pantallas de TV y pes
Además del casco de vidrio hueco de botellería y de vajillas, existen otros tipos de casco
vítreo como los procedentes del desguace de tubos de rayos catódicos (pantallas y conos
del tubo) que pueden ser usados como materia prima para la elaboración de equipos de TV
y de ordenadores con el mismo tipo de tecnología; o bien, debido a la disminución notable
en la fabricación de este tipo de pantallas que se están viendo sustituídas por las de plasma
o las de cristal líquido, recurrir al reciclado de este tipo de cascotes como "materia prima
secundaria". Así, se ha demostrado (Boccaccini et al. , 1997) que vidrios de pantallas y conos de monitores de TV y PCs pueden sinterizarse para la producción de vidrios mosaico
o bien de nuevos tipos de materiales vitrocerámicos. La pantalla es una valiosa fuente de
aporte de óxidos de bario y de estroncio en las composiciones de nuevos productos vítreos
y el vidrio del cono puede aportar cantidades importantes de PbO, que además quedaría
inmovilizado física y químicamente en nuevos productos vitrocerámicos.
Calcines vítreos de la fabricación de vidrios especiales como es el caso de las fibras
de refuerzo (E) y álcali-resistentes (AR) que se utilizan en la fabricación de composites o
materiales compuestos del tipo GRC (glass reinforced cement) pueden ser también susceptibles de ser usados como materia prima secundaria. En este caso, además del beneficio en
la incorporación de óxidos tales como el BZ0 3 y Zr02 en composiciones vítreas, la adición 68
JESÚS M' RINCÓN
de este tipo de residuos previamente acondicionados se ha demostrado que puede mejorar
las propiedades de nuevos pavimentos de gres porcelánico (Marquez et al., 2004)). La principal característica de este tipo de materiales es que aunque no son considerados "vítreos"
como tales; sin embargo, incorporan una cantidad importante de fase vítrea que se obtiene
por la inclusión de materias primas fundentes como los feldespatos en su composición. La
sustitución parcial del feldespato por este tipo de residuos abre un campo de aplicaciones
para los depósitos de calcines y fibras residuales con encimaje que actualmente se almacenan
en las fábricas de fibras vítreas.
Vidrios sinterizados a partir de escorias de arco de plasma
En el tratamiento térmico de residuos especiales (aquellos asimilables a domésticos de
los hospitales y los sanitarios propiamente dichos resultantes de consultas de ambulatorio,
peluquerías, etc.), mediante la técnica de arco de plasma resulta un residuo secundario
de tipo inorgánico en forma de escoria vítrea muy rica en CaO, Si02 y óxidos de metales
de transición que pueden usarse como materia prima para la obtención de un nuevo tipo de
producto vítreo denominado: "mosaico vitrocerámico" (Hernández-Crespo et al., 2004).
Vidrios a partir de cenizas de incineradora de RSU y de centrales térmicas
Otra materia prima secundaria o de residuos la constituyen las cenizas de centrales
térmicas, la mas importante es la ceniza volante que supone un 80% del residuo total de la
planta. En España en se producen aproximadamente 7,4x106
ton/año de cenizas volantes
y se estima que en el año 2010 la producción mundial de cenizas volantes procedente de
centrales térmicas será aproximadamente de 8x108
ton/año. Asimismo, la actividad humana normal hace que se generen los mas diversos tipos de residuos sólidos urbanos (RSU).
La cantidad de RSU generada en Europa es de 139.780.000 ton/año y se estima que en
un país rico la producción de basura es de lkg/persona/día. Actualmente en la mayoría de
los países desarrollados las basuras se depositan en vertederos, siendo la incineración la
segunda vía de gestión más utilizada. El problema que se plantea actualmente es que los
vertederos están a punto de la saturación y además no son la solución más adecuada debido
al impacto ambiental que producen. Las previsiones europeas son que en el año 2000 el
47% de las basuras sean recicladas y el 53% restante incineradas, pero de nuevo se plantea
un problema medioambiental ya que la incineración de basuras lleva consigo la producción de residuos en forma de escorias y cenizas volantes. Los residuos generados por una
planta suponen el 8% de la cantidad de basura incinerada lo que origina una producción
de 11.200.000 ton/año en la UE.
Las cenizas volantes de centrales térmicas tienen una relación Si02/Ab03 baja y un
bajo contenido en CaO y MgO (Tabla 11), indicando que la fusión directa de estas cenizas
volantes dará lugar a fundidos con elevada viscosidad. Como materias primas adicionales
para mejorar las condiciones de fusión y la estabilidad del vidrio se utilizaron casco de
vidrio y dolomita. Partiendo de estas tres materias primas se obtuvieron vidrios incorporando un 10-50% de ceniza volante, 20-60% de casco de vidrio y 30% de dolomita
(Barbieri et al., 1999). Materias Primas para la Industria del Vidrio
69
La tendencia a la desvitrificación ha sido evaluada mediante el método de Ginsberg,
usualmente empleado en el estudio de cristalización de rocas (Queralt, 1988) y mediante
la técnica de ATD. Los vidrios tienen tendencia a desvitrificar, mostrando la curva de ATD
un pico exotérmico de cristalización centrado en 900°C.
Las diferentes fases cristalinas identificadas por DRX en los materiales vitrocerámicos
son augita (Ca(Mg, Fe, Al)(Si, Al)206) anortita (CaAbSizOs), albita (NaAlSbOs), ferrita de
magnesio (MgFe204), maghemita (Fe203), magnetita (Fe304) y wollastonita (CaO·Si02). La
microestructura de estos materiales vitrocerámicos consta de redes de crecimiento dendrítico
con elevada proporción de fase vítrea residual intercristalina. La wollastonita cristaliza en
forma de agujas que crecen perpendiculares a la superficie del vitrocerámico.
La ceniza volante estudiada tiene un bajo contenido en Si02 a la vez que un elevado
porcentaje de CaO debido a que la ceniza se mezcla con los residuos de depuración de gases obtenidos en el reactor, que constan básicamente de Ca(OH)z. Para obtener un fundido
con viscosidad adecuada fue necesario mezclar la ceniza de incineradora con una materia
prima complementaria (casco de vidrio). La composición óptima que permite incorporar
el máximo porcentaje de ceniza volante en un vidrio estable es 65% ceniza volante + 35%
casco de vidrio.
Vidrios y vidriados a partir de lodos de la producción del granito
La industria de granito tiene un elevado valor de producción en España, siendo Extremadura la segunda área de producción de piedra natural (PN) de granito (Calvo Sorando,
2005) (Enadimsa, 1987). Esta producción creciente genera una cantidad enorme de residuos
en forma de cascotes, polvos y fangos (Figura 2). La producción de este tipo de residuos se
corresponde con la de la producción de PN en nuestro país ... Si en 2005 la producción fue
de unas 1,5 Mtons, la producción de cascotes de granito puede suponer un 50% de dicha
producción y en el caso de lodos (suspendidos en agua y con elevado contenidos de polvo
de acero de los flejes del sistema de aserrado) supone un 5%. De esta manera, se estiman
en la Comunidad de Madrid del orden de unas l3.500 tons de lodos, siendo en Extremadura
de unas 15.000 tons.
Siendo la fórmula general de un granito comercial: 68Si02·19Ab03·7Na20·4K20·CaO·
0.08Fe203, desde hace unos años se viene investigando el uso tanto del casco de canteras
como los lodos de serrerías de granito del Sistema Central, Extremadura y Galicia para la
formulación de vidrios y porcelanas (Hemández-Crespo et al., 2004). Por tanto, los componentes de granito contienen ya originalmente los componentes básicos para la formulación de vidrios (Simakin et al., 2001) (Simakin y Rincón, 2002). Es más, la combinación
adecuada de granito con otros residuos y/o materiales en bruto para la producción de un
vidrio sodocálcico convencional puede dar origen a composiciones vítreas (Romero y
Rincón, 2002) (Rincón et al., 2004). Se han formulado composiciones vítreas a partir de:
granito en polvo y con adiciones de caliza, sosa y casco de vidrio, aumentando el contenido
en residuo de granito en las formulaciones originales. Los materiales de partida han sido
residuos de granito (del área de Quintana de La Serena, Badajoz), mármol (desde el área
de Evora, Portugal) y casco de vidrio convencional (Guiberteau et al., 2005). 70
X Cuarzo
O Anortita
• Augita
ó. Albita
.. Ortoclasa
o Biotita
• F.
JESÚS Ma
RINCÓN
MARSAN
J ~~
SANTAL
GRABASA
o 10 20 30 40 50 60 70 80
28
FIGURA 2. Fotografía del aspecto de una balsa de lodos de granito y diagramas de difracción
de rayos X de diversos lodos de este tipo de serrerías localizadas respectivamente en: Galicia,
Madrid, Cantabria y Extremadura.
Vidrios y vitrocerámicos a partir de lodos de cromo
Recientemente se viene obteniendo en México un nuevo tipo de productos vitrocerámicos muy similares al Silceram (Carter et al., 1988) y a los de basaltos fundidos a partir de
lodos enriquecidos en óxidos de cromo que proceden de plantas de galvanotecnia Se han
obtenido bloques de un material que presenta elevadas resistencias a la abrasión, dureza y
tenacidad de fractura en comparación con materiales similares comercializados. Para ello,
se ha usado un horno de cubilote alimentado por carbón de cake y en la mezcla fundida se
han introducido dichos lodos previamente desecados junto con una grava caliza (Ballesteros
et al., 2005). Para la obtención de este tipo de materiales vitrocerámicos que pueden tener
aplicaciones para pavimentos en los que se requiera una elevada resistencia al desgaste por
abrasión (adoquines), el material de referencia son los vitrocerámicos de basalto fundido y
recristalizado que están ya comercializados y de los que se pueden obtener microestructuras
similares con este otro tipo de residuos, ya que los óxidos de cromo además de quedar inmovilizados en este tipo de materiales, actúan como agentes nucleantes de la cristalización
de fases de piroxenas (Acosta et al., 2005). Materias Primas para la Industria del Vidrio 71
IMPORTANCIA DE LA SELECCIÓN ADECUADA DE MATERIAS PRIMAS EN
LA OBTENCIÓN O FABRICACIÓN DE PRODUCTOS VÍTREOS
Como conclusión de tipo práctico a lo aquí expuesto es necesario hacer énfasis en la
gran importancia que representa una adecuada selección de materias primas para la fabricación de cualquier producto vítreo tanto a escala industrial como en el laboratorio por las
siguientes razones:
a) Para optimizar el proceso de fusión y un mejor control de la viscosidad durante la
operación de moldeado
b) Para aumentar la útil de los materiales refractarios del horno
c) Con objeto de mejorar la calidad del vidrio (transparencia, homogeneidad, ausencia
de burbujas, defectos ... )
Por lo que los criterios fundamentales de selección deben ser considerados: 1°) En
función del producto final y 2°) En función de las propiedades requeridas. En cuanto a los
criterios que excluirían la idoneidad de un material, es necesario tener en cuenta: a) un
estricto control de impurezas y b) un precio competitivo que es función del valor añadido
del producto final. Asimismo, y como es lógico, el precio en algunos casos podría estar
afectado notablemente por el coste del transporte.
En el caso de los feldespatos (Oteo, 1987) el control que se debe de realizar afecta a
las siguientes propiedades:
a) Granulometría
b) Superficie específica junto con forma y relación con la textura
c) Aptitud para la molienda
d) Comportamiento térmico
e) Velocidad de fusión o fusibilidad, que puede determinarse por Microscopía de Calefacción, junto con el ángulo de mojado
f) El índice de blancura es un factor también esencial que debe tenerse en cuenta
Respecto a los problemas que plantean los residuos industriales como materia prima
son muy diversos, de ahí el rechazo aun por parte de ciertos fabricantes de su uso generalizado. El principal corresponde a su grado de homogeneidad y constancia en el suministro
en cuanto a calidad y cantidad. Este hecho esta suponiendo un obstáculo para el uso de
estas materias primas secundarias, pero podría quedar resuelto en los próximos años si los
gestores de residuos actuaran además como suministradores o "fabricantes" de este tipo
de materias primas y garantizasen mediante nuevas tecnologías la homogeneidad y responsabilidad sobre los mismos. Algunos están tomando iniciativas emprendedoras en este
sentido y este es el camino que aun queda por recorrer a nivel empresarial en los próximos
años (Rincón, 2002).
Agradecimiento.- Las investigaciones realizadas por el Grupo de Materiales Vítreos
y Cerámicos del IETcc,CSIC se financian por varios proyectos de la UE (DG-XIl)
del tipo Raw Materials, Brite-Euram y Growth, Proyectos Nacionales del MEC y por 72
JESÚS M' RINCÓN
colaboraciones con las universidades de: Castilla-La Mancha, Extremadura, Jaume I
de Castellón, Módena (Italia) Ciateq de México y varios contratos con empresas del
sector cerámico español e iberoamericano