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• pedro valencia

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1. INTRODUCCIÓN Vidrio sustancia amorfa fabricada sobre todo a partir de sílice (SiO2) fundida a altas temperaturas con boratos o fosfatos. También se encuentra en la naturaleza, por ejemplo, en la obsidiana, un material volcánico, o en los enigmáticos objetos conocidos como tectitas. El vidrio es una sustancia amorfa porque no es ni un sólido ni un líquido, sino que se halla en un estado vítreo en el que las unidades moleculares, aunque están dispuestas de forma desordenada, tienen suficiente cohesión para presentar rigidez mecánica. El vidrio se enfría hasta solidificarse sin que se produzca cristalización; el calentamiento puede devolverle su forma líquida. Suele ser transparente, pero también puede ser traslúcido u opaco. Su color varía según los ingredientes empleados en su fabricación. El vidrio fundido es maleable y se le puede dar forma mediante diversas técnicas. En frío, puede ser tallado. A bajas temperaturas es quebradizo y se rompe con fractura concoidea (en forma de concha de mar). Se fabricó por primera vez antes del 2000 A.C., y desde entonces se ha empleado para fabricar recipientes de uso doméstico, así como objetos decorativos y ornamentales, entre ellos joyas. En este informe trataremos cualquier vidrio con características comercialmente útiles en cuanto a trasparencia, índice de refracción, color.

2. GENERALIDADES El vidrio común es un producto artificial obtenido por fusión de: Dióxido de Silicio: SiO2 (sílice; Arena o Cuarzo) Carbonato de Sodio: Na2CO3 (Soda Solvay) o en su reemplazo el Sulfato de Sodio: Na2CO4 Carbonato de Calcio: CaCO3 (Piedra Caliza) exenta de Hierro para obtener un vidrio incoloro y transparente. La fusión se realiza en crisoles de material refractario. Como fundente se añade vidrio de la misma composición. El vidrio que se deja enfriar rápidamente es quebradizo y se rompe fácilmente por choque o por rasguño. Si, por el contrario, se enfría demasiado despacio se desvitrifica, es decir, parte de sus componentes empiezan a cristalizar y se vuelve opaco. Por ello los vidrios se “recuecen” (operación llamada templado del vidrio), calentándolo un rato a temperatura algo inferior al punto de reblandecimiento, y enfriándolo a la temperatura deseada. Este recocido hace al vidrio menos quebradizo y que elimina las tensiones que pudiera haber en él, dura varios días y se hace en hornos especiales. Las propiedades varían según su composición química, por ejemplo, para darle propiedades especiales se le agrega Bórax (Tetraborato de Sodio Na 2 B 4 O 7 . 10 H 2 O) obteniéndose vidrio del tipo Pirex, los cuales son duro y resistentes a los cambios de temperaturas.

3. FABRICACIÓN DEL VIDRIO El vidrio se fabrica a partir de una mezcla compleja de compuestos vitrificantes, como sílice, fundentes, como los álcalis, y estabilizantes, como la cal. Estas materias primas se cargan en el horno de cubeta (de producción continua) por medio de una tolva. El horno se calienta con quemadores de gas o petróleo. La llama debe alcanzar una temperatura suficiente, y para ello

el aire de combustión se calienta en unos recuperadores construidos con ladrillos refractarios antes de que llegue a los quemadores. El horno tiene dos recuperadores cuyas funciones cambian cada veinte minutos: uno se calienta por contacto con los gases ardientes mientras el otro proporciona el calor acumulado al aire de combustión. La mezcla se funde (zona de fusión) a unos 1.500 °C. Las reacciones que se presentan son:

SiO2  Na2CO3  CO2  Na2 SiO3 SiO2  CaCO3  CO2  CaSiO3 (Metasilicato de Sodio) (Metasilicato de Calcio) Luego pasa a una etapa de refinado donde los gases contenidos en la masa se desprenden (Tº 1400ºC) y los silicatos producidos se unen, formando silicato doble de sodio y calcio que es el vidrio común, una composición aproximada es: Dióxido de Silicio: SiO2; 68-75% Oxido de Sodio: Na2O; 11-18% Oxido de Calcio: CaO; 8-17% Otra forma de expresar la composición es: Na2O. CaO. 6SiO2 Después avanza hacia la zona de enfriamiento, donde tiene lugar el recocido. En el otro extremo del horno se alcanza una temperatura de 1.200 a 800 °C. Al vidrio así obtenido se le da forma por laminación o por otro método.

4. COMPOSICIÓN DE LOS VIDRIOS COMERCIALES Cuando a la materia prima materia del vidrio se le agregan distintos compuestos químicos se obtienen diferentes tipos de vidrio. Con base en su composición química se puede hacer una clasificación como la que aparece en la tabla, donde se resumen los compuestos y elementos que poseen los vidrios comerciales más comunes. Elementos

Sódico—cálcico

Plomo

Borosilicato

Sílice

Sílice Sodio Potasio Calcio Plomo Boro Aluminio Magnesio

70-75 12-18 0-1 5-14

53-68 5-10 1-10 0-6 15-40

73-82 3-10 0.4-1 0-1 0-10 5-20 2-3

96

0.5-3 0-4

0-2

3-4

 El vidrio sódico-cálcico Está formado por sílice, sodio y calcio principalmente. La sílice es parte de la materia prima básica, el sodio le da cierta facilidad de fusión y el calcio la provee de estabilidad química. Sin el calcio el vidrio sería soluble hasta en agua y prácticamente no serviría para nada. Este tipo de vidrio es el que se funde con mayor facilidad y el más barato. Por eso la mayor parte del vidrio incoloro y transparente tiene esta composición. Las ventanas de los edificios, desde la más grande hasta la más pequeña están hechas con este vidrio.  El vidrio de borosilicato Su principal componente es el óxido de boro. Es prácticamente inerte, más difícil de fundir y de trabajar. Los átomos de boro se incorporan a la estructura como Si-O-B. Tiene alta resistencia a cambios bruscos de temperatura, pero no tan alta como la del vidrio de sílice puro, pues aun cuando presenta el mismo tipo de vibración, la longitud de los enlaces varía más cuando está presente el boro y el material tiene un coeficiente de dilatación mayor. El valor de este coeficiente es 0.000005 centímetros por grado centígrado. Esto quiere decir que por cada grado centígrado que aumenta la temperatura, el vidrio se agranda 0.000005 centímetros.  El vidrio de sílice Formado con 96% de sílice es el más duro y el más difícil de trabajar, pues es necesario emplear una costosa técnica al vacío para obtener un producto para usos especiales, que transmite energía radiante del ultravioleta y del infrarrojo con la menor pérdida de energía.  El vidrio plúmbico Contiene plomo en reemplazo del calcio en los vidrios potásicos. Son muy transparentes, sonoros y refractan muy bien la luz debido a su elevado índice de refracción. Su peso específico es elevado. Por ejemplo; el cristal o vidrio tallado usado para la decoración; el “strass”, empleado en la fabricación de piedras artificiales; etc.

Su estructura aproximada es: SiO2: 45,5% Na2O: 3,5% K2O: 4,0% CaO: 3,0% PbO:

44,0%

5. OTROS TIPOS DE VIDRIOS ESPECIALES.  Vidrios coloreados. Se le agrega en fusión óxidos o sales de distintos metales que forman silicatos coloreados. Color verde azulado: Oxido ferroso FeO o Cr Color amarillo: Oxido ferrico Fe2O3 o Nitrato de plata AgNO3 Color azul: Manganeso Mg; Cobalto Co; Cobre Cu Color verde: Oxido crómico Cr2O3; da color verde esmeralda Color rosa: Selenito de Sodio Na2SeO3, produce este color en los vidrios potasicos Color rojo: Cloruro Aurico AuCl3.  Vidrios opacos Vidrio opalescente: Anhídrido Arsenioso As2O3; o Fosfato tricalcico Ca3(PO4)2 Vidrio lechoso: Con Fluoruro de Calcio CaF2; Oxido Estanico SnO2; Fosfato tricalcico Ca3(PO4)2 Vidrio blanco opaco, semitraslúcido: Se obtiene agregando Feldespato: Si3O8KAl; Criolita: AlF3.3MaF o Fluosilicato de sodio (Alumínico o Mangnésico); o con exceso de Fosfato tricálcico Ca3(PO4)2  Vidrios duros Se sustituye el Carbonato Sódico Na2CO3 por Carbonato de Potasio K2CO3. Sirven para fabricar tubos de vidrios y aparatos químicos que resisten altas temperaturas. Los Bóricos se obtienen reemplazando parte de estos componentes por Anhídrido Bórico B2O3, producen vidrios duros y son resistentes a los cambios bruscos de temperatura. Los más comunes son el PIREX y el JENA, y su composición puede ser: SiO2:

80%

Al2O3:

3%

Na2O:

4%

CaO:

0,4%

K2O:

0,6%

B2O3:

12%

El vidrio llamado blando se reblandece a una temperatura relativamente baja, y se moldea con facilidad; su composición: SiO2:

75%

CaO:

8%

Na2O:

15%

Al2O3:

2%

 Vidrio de seguridad Hay dos tipos principales: Vidrio Templado: obtenido en hornos especiales mediante pretensado por calentamiento seguido de enfriamiento brusco de las piezas de vidrio plano cortadas a la forma y el tamaño deseados. Vidrio Laminado: que se forma montando una película de plástico (generalmente polivinil butiral) entre dos hojas delgadas de vidrio plano.  Vidrios armados Poseen en su interior una malla metálica de hierro, que se añade sobre una masa blanda de vidrio y luego se recubre con otra segunda masa de vidrio. Se usan en ventanas, claraboyas, vidrios de protección.  Vidrio aislante. Los acristalados aislantes se fabrican montando dos o más placas separadas entre sí, de forma que los espacios intermedios permanezcan herméticamente cerrados y deshumidificados para que conduzcan lo menos posible el calor. En los bordes del vidrio se colocan nervios distanciadores soldados con estaño. De esta forma tenemos dos placas de vidrio que no se tocan, separadas por aire que no puede transmitir el calor con facilidad, y así se evita que se escape la energía. También podemos obtener vidrio que sea un aislante eléctrico, sobre todo si lo fabricamos con vidrio sódico-cálcico. Son necesarios para fabricar focos, tubos de radio, aislantes de líneas telefónicas y de transmisión de energía. Para equipo más especializado, como los tubos de alto voltaje para rayos X o aceleradores Van de Graaff de corriente continua, el vidrio tiene que ser más resistente y entonces se utiliza el que se elabora con 96% de sílice.  Vidrio dieléctrico. A los materiales que pueden polarizarse en presencia de un campo eléctrico se les conoce como dieléctricos. Polarizar quiere decir que las moléculas o los átomos se convierten en dipolos, acomodando todas sus cargas negativas hacia un lado y las positivas hacia otro. Los dipolos eléctricos se acomodan en la misma dirección que el campo eléctrico local que los produce. Son importantes porque una vez formados son capaces de conducir la electricidad, pero antes no. Un vidrio dieléctrico se obtiene a partir de arcillas ricas en plomo y se utiliza para fabricar cintas para los condensadores electrónicos. Estos materiales necesitan una gran resistencia, por lo que se suele utilizar también vidrio de 96% de sílice y cuarzo fundido.

 Vidrio conductor Para que un vidrio tenga una conductividad eléctrica apreciable, en su elaboración se tiene que elevar la temperatura a 500ºC, o recubrirlo con una película conductora de metales, óxidos alcalinos o aleaciones, en cuyo caso el que conduce es el metal que se le pone y no tanto el vidrio.  Vidrio protector contra el sol Este vidrio refleja la luz del sol. La capa de recubrimiento que lleva incorporada, además de reflejar puede presentar diversas tonalidades de color, como plateado, bronce, verde o gris. Se coloca en el espacio intermedio y en la capa interior de la placa externa. De esta forma se hace el vidrio polarizado y el de tipo espejo.  Vidrio óptico La mayoría de las lentes que se utilizan en gafas (anteojos), microscopios, telescopios, cámaras y otros instrumentos ópticos se fabrican con vidrio óptico. Éste se diferencia de los demás vidrios por su forma de desviar (refractar) la luz. La fabricación de vidrio óptico es un proceso delicado y exigente. Las materias primas deben tener una gran pureza, y hay que tener mucho cuidado para que no se introduzcan imperfecciones en el proceso de fabricación. Pequeñas burbujas de aire o inclusiones de materia no vitrificada pueden provocar distorsiones en la superficie de la lente. Las llamadas cuerdas, estrías causadas por la falta de homogeneidad química del vidrio, también pueden causar distorsiones importantes, y las tensiones en el vidrio debidas a un recocido imperfecto afectan también a las cualidades ópticas.  Vidrio fotosensible En el vidrio fotosensible, los iones de oro o plata del material responden a la acción de la luz, de forma similar a lo que ocurre en una película fotográfica. Este vidrio se utiliza en procesos de impresión y reproducción, y su tratamiento térmico tras la exposición a la luz produce cambios permanentes. El vidrio fotocromático se oscurece al ser expuesto a la luz tras lo cual recupera su claridad original. Este comportamiento se debe a la acción de la luz sobre cristales diminutos de cloruro de plata o bromuro de plata distribuidos por todo el vidrio. Es muy utilizado en lentes de gafas o anteojos y en electrónica.  Fibras ópticas Las fibras ópticas son hilos de vidrio finos como un cabello diseñados para transmitir los rayos de luz a lo largo de su eje. Diodos de emisión de luz (LED) o diodos láser convierten las señales eléctricas en las señales ópticas que se transmiten a través de un núcleo cilíndrico interior del cable de la fibra óptica. Las bajas propiedades refringentes del revestimiento externo permiten propagarse a las señales luminosas por reflexión a lo largo del núcleo cilíndrico interior. Las fibras ópticas están diseñadas y fabricadas para propagar a lo largo del núcleo uno o varios haces luminosos transmitidos simultáneamente. La fibra unimodal se usa principalmente para aplicaciones de telefonía y televisión por cable y en el tendido de redes troncales. La fibra multimodal se usa comúnmente para las comunicaciones de datos y en redes de edificios y otras instalaciones.

Para la fabricación de fibras ópticas se requieren materiales y procedimientos que satisfagan ciertos criterios básicos de diseño: a) un núcleo de índice de refracción elevado envuelto en un revestimiento de bajo índice de refracción; b) baja atenuación (pérdida de intensidad) de la señal, y c) baja dispersión o apertura del haz luminoso. Los materiales básicos que se utilizan comúnmente para fabricar fibras ópticas son vidrio de sílice de gran pureza con otros materiales vítreos (vidrios de fluoruros de metales pesados y vidrios de halogenuros). También se utilizan materiales policristalinos, monocristalinos, guías de ondas huecas y materiales de plástico. Las materias primas deben ser relativamente puras, con muy bajas concentraciones de metales de transición y grupos hidroxilo (menos de una parte por mil millones). Los métodos de producción deben proteger el vidrio que se está formando del ambiente externo.

6. CARACTERISTICAS DEL VIDRIO Sus características principales son: COLOR Y ASPECTO: Incoloro, color tenue, los impresos presentan gama de dibujos. TRANSPARENCIA, TRASLUCIDEZ Y OPACIDAD: Se presenta diferentes grados de transparencia. TRANSMISIÓN DE LUZ VISIBLE: Corresponde a la iluminación natural en el interior del edificio. En vivienda se requiere un nivel + alto que en el comercial. TRANSMISIÓN DE CALOR SOLAR RADIANTE: El coeficiente de sombra es la medida para evaluar la cantidad de energía solar admitida a través de la abertura vidriada. AISLAMIENTO TÉRMICO: Aislación que ofrece el vidrio al paso del calor que fluye a través de su masa. AISLACIÓN ACÚSTICA: El vidrio grueso presenta un índice de aislación acústica > que el de poco espesor. El vidrio de fuerte espesor es efectivo para aislar el ruido del tránsito automotor. Resistencia. La presión del viento es una de las principales solicitaciones a la que es sometido el vidrio. En el diseño se debe considerar la posibilidad de rotura y sus causas. ESPESOR ADECUADO: Se recomienda adoptar el espesor mayor, para soportar la presión del viento. CUMPLIMIENTO DE CRITERIOS DE SEGURIDAD: En caso de rotura por impacto humano, no presenta potencial para causar heridas de consideración. 2Tipos de vidrios de seguridad + empleado en la construcción: Vidrio Templado y el Laminado.

7. PROPIEDADES DEL VIDRIO El éxito en la manufactura del vidrio radica en controlar la temperatura del proceso, para regular las fuerzas internas que lo hacen quebradizo. Templado: templar un vidrio es someterlo a un calentamiento controlado y después enfriarlo rápidamente. La superficie queda en un estado permanente de compresión, de modo que las fuerzas que se apliquen al objeto tendrán que vencer primero las tensiones de comprensión. Viscosidad: es otra propiedad de importancia práctica en todas las etapas de preparación porque de ésta depende la velocidad de fusión. Podríamos definir la viscosidad como la

resistencia que presenta un líquido a fluir (un líquido sobre enfriado es aquel que permanece como líquido a temperaturas más bajas que la de solidificación), la viscosidad de algunos líquidos sobre enfriados comienza a aumentar violentamente a medida que la temperatura disminuye y alcanzan una consistencia tal que su endurecimiento los hace aparecer como sólidos, pero en realidad tienen la misma estructura atómica que un líquido. Para tener un material con cierta resistencia es necesario que las moléculas estén unidas con una firmeza relativamente constante, por otro lado, mientras mayor sea la proporción de óxido de aluminio, magnesio o calcio con respecto al óxido de sodio, mayor será la viscosidad.

Térmicas: podemos definir cuatro temperaturas de referencia en función de la viscosidad del vidrio. El punto de trabajo, donde la viscosidad del vidrio caliente es lo suficientemente baja como para poder darle forma utilizando métodos ordinarios. El punto de reblandecimiento, temperatura a la cual el vidrio empieza a deformarse de manera visible. El punto de recocido, que es cuando las tensiones internas existentes son desvanecidas, y que corresponde a la temperatura más alta de recocido. Por último, el punto de deformación, donde el vidrio es un sólido rígido y puede enfriarse rápidamente sin introducir ningún tipo de tensiones externas. Densidad: depende de factores como la temperatura, la presión a la que está sometido y la composición, en la figura se observa que en un vidrio la densidad aumenta al incrementar la concentración de óxido de calcio (CaO) y de titanio (TiO2), mientras que cuando se eleva la cantidad de alumina (A12O3) o de magnesia (MgO) la densidad disminuye.

Por otro lado, comparando un vidrio con fórmula Na2O-PbO-SiO2 con otro que contenga K2OPbO-SiO2, vemos que se intensifica notablemente la densidad cuando el porcentaje de PbO es

alto que con sodio (Na) es más alta que con potasio (K), y que cuando llegan alrededor de 40% de contenido de óxido de plomo prácticamente se igualan. En general, la densidad de un vidrio varía muy poco si cambiamos la presión. Elasticidad: cuando una pieza de vidrio es estirada por la acción de una fuerza, puede regresar a su tamaño y forma original en el momento que se elimina el esfuerzo que lo deforma, siempre que nos movamos dentro de ciertos límites de temperatura. La fuerza elástica en un vidrio se debe a las atracciones moleculares dentro del material cuando éste se solidifica. Si las capas de vidrio se separan ligeramente por la aplicación de una fuerza deformadora, las fuerzas moleculares se ponen en actividad para atraerlas a sus posiciones originales. Pero en el límite elástico las fuerzas moleculares dejan de ser tan efectivas a causa de las imperfecciones y de la falta de cristalinidad del material. En la figura se presenta la variación del módulo de Young en un vidrio formado por 18% de Na2O y 82% de SiO2, al cual se le agregan pequeñísimas cantidades de diferentes óxidos metálicos para cambiar su composición.

Con la incorporación de óxidos de sodio y potasio el módulo de Young disminuye, mientras que, con óxidos de magnesio, hierro y calcio, aumenta. Sin embargo, al adicionar óxidos de bario, aluminio, cinc y plomo casi permanece constante. Un efecto diferente ocurre cuando el óxido es un borato (B2O3), porque en este caso el módulo de Young primero aumenta hasta llegar a un máximo, y después disminuye por el exceso de boro. Desde el punto de vista práctico, la composición ideal para que un vidrio tenga mayor elasticidad es con silicio, sodio, calcio y boro.

Compresibilidad: la temperatura es un factor muy importante debido a los altos valores de compresibilidad y la rapidez con la que cambia, que concuerdan con la concepción de la naturaleza líquida del estado vítreo. La compresibilidad es la acción de reducir el volumen de un material.

En la figura se aprecia que la compresibilidad del vidrio de Na y K aumenta linealmente con la temperatura, el que contiene borosilicato de cinc siempre decrece, mientras que el de sílice y el pyrex decaen para volver a crecer aproximadamente después de los 250ºC.

Durabilidad química: es la resistencia al ponerlo en contacto con el agua o con agentes atmosféricos, así como con soluciones acuosas de ácidos, bases y sales, cuando se habla de altas resistencia a reactivos químicos se quiere decir que para que las reacciones ocurran tiene que pasar un tiempo muy largo, por lo que prácticamente no reaccionan. El vidrio tiene una resistencia excelente a los ácidos, excepto al fluorhídrico, y a las soluciones alcalinas frías, los recubrimientos de vidrio son resistentes a todas las concentraciones de ácido clorhídrico a temperaturas menores de 200º C; a todas las concentraciones de ácido nítrico hasta el punto de ebullición; al ácido sulfúrico diluido hasta el punto de ebullición y concentrado hasta 300º C. Comparación de la acción de diferentes soluciones ácidas, H2O y básicas en seis vidrios. Los números del 1 al 5 son sódico-cálcicos y el 6 es pyrex

En la misma figura se puede observar que todos, menos el pyrex, reaccionan con el agua caliente. En contacto con medio acuoso lo que ocurre es un intercambio de iones sodio [Na+] por iones hidronio [H3O+]. Los iones hidronio están presentes en el agua en equilibrio con los iones [OH—]. Este intercambio va disolviendo el material. Por el contrario, cuando el vidrio se mezcla con una base, el intercambio iónico sucede entre los aniones (los que tienen carga negativa) de la estructura [A1 (OH)— 4] y los grupos hidroxilo [OH—] de la base. Como resultado tendremos una mayor cantidad de [OH—] dentro de la estructura del vidrio. Desde que en 1868 Stas obtuvo por primera vez un vidrio resistente a los ácidos, a las bases y a diferentes agentes corrosivos químicos, se han sucedido muchos adelantos hasta llegar al vidrio pyrex, conocido por su alta durabilidad química a altas temperaturas, con una composición de 81% de SIO2, 13% de B2O3, 3.6% de Na2O, 0.2% de K2O y 2.2% de A12O3, que hasta la fecha no ha cambiado ni ha podido ser sustituido por otro. Eléctricas: con respecto a las propiedades eléctricas, la conductividad de un vidrio depende de su composición, de su temperatura y de las condiciones atmosféricas que rodean al material. A bajas temperaturas los vidrios multicomponentes son aislantes. A todas las temperaturas son conductores electrolíticos, y de 25 a 1,200ºC la resistividad es variable.

En la figura se observa que al aumentar la temperatura aumenta la conductividad eléctrica, y a pesar de que es semejante el comportamiento de los vidrios que aparecen en la figura, se puede ver que los que contienen bario (4) y plomo (5) necesitan una temperatura mayor, de 244 y 248ºC respectivamente, para comportarse como conductores.

8. RESISTENCIA MECÁNICA El vidrio siempre rompe por tensiones de tracción en su superficie. Resistencia a la tracción • Varía según la duración de la carga y oscila entre 300 y 700 K/cm2. Para cargas permanentes, la resistencia a la tracción del vidrio disminuye en un 40%. A mayor temperatura menor resistencia a la tracción. Depende del estado de los bordes del vidrio. Así el borde pulido es el más resistente, le sigue el borde arenado y por último el borde cortado sin más. Resistencia a la compresión

• 10.000 Kg/cm2, aproximadamente es el peso necesario para romper un cubo de vidrio de 1 cm de lado. Módulo de rotura para : • Vidrios recocidos 350 a 550 Kg/cm2 • Vidrios templados 1850 a 2100 Kg/cm2 Módulo de trabajo para: • Vidrio recocido, carga momentánea 170 Kg/cm2 • Vidrio recocido, carga permanente 60 Kg/cm2 • Vidrio templado 500 Kg/cm2 Varios: Un vidrio con su superficie esmerilada o arenada tiene un 30% menos de resistencia a la tracción. El vidrio laminado simétrico, en condiciones normales de uso en aberturas presenta una resistencia, por lo menos, un 10% menor que un Float monolítico de igual espesor total

9. VIDRIOS EN EL PERU El vidrio para construcción o arquitectónico es uno de los tres sub-mercados que componen la industria del vidrio a nivel mundial, siendo complementado por los sub-mercados automotriz y de vidrios especiales. Entre los productos que se ofrecen para la construcción se encuentran las ventanas, mamparas, muro cortinas, vidrios para decoración, vidrios acústicos, vidrios para mesa y vidrios anti fuego. Respecto a la composición del mercado por tipo de empresas, se presentan: las productoras, las procesadoras y las distribuidoras. Mientras que las empresas productoras son las que fabrican el vidrio crudo, las procesadoras le dan un valor agregado al vidrio (vidrio templado, laminado, insulado, entre otros) y las distribuidoras solamente entregan el vidrio al usuario final. La estructura de estos tres niveles de empresas se da en mercados maduros. El vidrio que se encuentra en el mercado peruano es fabricado netamente en el exterior, debido a que en nuestro país solamente operan empresas procesadoras (30%) y distribuidoras (70%). En ese sentido, según fuentes del mercado, nuestro mercado se considera menos desarrollado a comparación de otros países en donde la proporción mencionada es inversa. Las importaciones de vidrio para la construcción sostuvieron un incremento de 10% entre los años 2005 y 2015, presentándose cuatro momentos puntuales de disminución: en el año 2007 (-1.0%), en el 2009 (-8.6%) durante la crisis financiera internacional, en el año 2011 (9.1%) por la coyuntura de las elecciones presidenciales, y en el 2013 con una tasa de -4.7%. En el año 2015, el 55% de las importaciones se concentró en cuatro empresas: Corporación Furukawa, Corporación Miyasato, Corporación Limatambo y Vidrios Lirquen Tal como se indicó al inicio de este artículo, la totalidad del vidrio para construcción que se utiliza en el mercado peruano proviene del exterior, principalmente de China (78%), Chile (5%), México (5%), Brasil (4%) y otros países. Por las características del producto, el 52% de las importaciones correspondería a vidrio flotado incoloro, bronce o negro, del cual, a su vez, el 23% sería vidrio de 6mm. de espesor, el 18% de 8mm. de espesor y 16% de 10mm. de espesor. Adicionalmente, el 25% de las importaciones correspondería a vidrio flotado coloro. De acuerdo a cifras del Ministerio de Producción (PRODUCE), el procesamiento de vidrio presentó un crecimiento promedio de 12.2% entre el 2005 y 2015, habiéndose procesado 728 mil metros cuadrados. Este aumento se dio de forma permanente durante dicho periodo, a excepción de tres momentos en los que se produjeron retracciones: el primero en el 2006 de -0.2%, el segundo en el 2009 de 5.8%, luego y el último en el 2013 de -4.0% y finalmente en el 2015 de - 17.1% Por otro lado, la tasa de ocupación de la capacidad instalada de empresas procesadoras de vidrio ha presentado un incremento promedio de 2% entre el 2005 y 2012 (ver Gráfico N°4). Asimismo,

del año 2009 al 2014, se generó un crecimiento de 7.4% debido al ingreso de mayor cantidad de proyectos de edificación al mercado, y a la entrada de nuevas empresas procesadoras de vidrio al mercado. En relación al último motivo, según fuentes del mercado, entre los años 2013 y 2016 se instalaron seis nuevos hornos procesadores de vidrio templado y dos nuevos hornos procesadores de vidrio insulado. Las exportaciones de vidrio para la construcción presentaron una reducción de - 9.8% en promedio en el periodo del 2005 y el 2014. Como se aprecia en el gráfico N° 5, entre los años 2005 y 2007 se presentó un incremento anual de 21.1% en promedio, y posteriormente se observa una reducción promedio de -17.1% entre el 2007 y el 2014. El índice de precios de los vidrios para la construcción mostró una ligera reducción promedio 0.82% entre diciembre del 2013 y junio del 2016. Al analizar en mayor detalle, en este lapso de dos años y medio se dieron cuatro tipos de tendencias: primero, una relativa estabilidad (de diciembre 2013 a enero del 2015), en segundo lugar, un crecimiento de 0.89% (entre febrero y abril del 2015), en tercer término, se generó nuevamente una relativa estabilidad (de mayo del 2015 a junio del 2016), culminando en julio del 2016 con una disminución de precio de -0.65% (ver gráfico N° 6). Entre las variables que pueden generar las fluctuaciones de precios se encuentran: ingreso y/o salida de empresas procesadoras al mercado, demanda del vidrio en el mercado, el costo de importación, valor del flete, nivel de stock de procesadores y precios internacionales de materias primas (en la actualidad, la situación del precio FOB y los fletes han generado que el precio del vidrio disminuya). Asimismo, según fuentes del mercado, es importante indicar que el precio del vidrio en el Perú es el más bajo en la región, debido a que este producto proviene principalmente de China, país que lo ofrece a un precio bajo.

El vidrio en la construcción El vidrio es un material que, en la construcción, tiene diversos usos: encontramos ladrillos de vidrio y placas de vidrio (para muros), baldosas de vidrio, para pisos, y cristales o vidrios planos, para aberturas. Hay distintos tipos de vidrio que se usan en construcción y que se obtienen a través de variados procesos de fabricación, y agregando distintos materiales a la materia prima básica de todos los vidrios: arena de sílice, caliza y carbonato o sulfato de sodio.

El vidrio indicado según su uso Hay muchísimos tipos de láminas de vidrio. Cada una ha recibido un tratamiento especial que cambia su composición, para un uso específico: hay vidrios fotosensibles, que reaccionan a la luz; vidrio endotérmico, que absorbe rayos infrarrojos; vidrio templado o tensionado, de mayor resistencia a golpes, tensiones y cambios bruscos de temperatura; vidrio metálico (tiene una capa metálica en una de sus caras), usado especialmente en fachadas porque permite controlar la luz y la energía, y es muy decorativo; entre otros.    

El tipo de vidrio a elegir dependerá de muchos aspectos constructivos: la superficie a cubrir. la seguridad requerida: resistencia a la compresión, flexión, tracción y tensión. las condiciones de confort buscadas: control de ruido, temperatura, iluminación, ahorro energético, etc. la estética: como dijimos, hay vidrios metálicos, coloreados, vidrios cerámicos, vidrio laser, impreso, tintado, serigrafiado, etc.

Cristal de pavés o ladrillo de vidrio El cristal de pavés o ladrillo de vidrio es usado, en general, para paredes interiores y exteriores (siempre que no se trate de muros portantes). Se trata de bloques de 20x20cm (los más usuales) de vidrio translúcido, que puede ser coloreado o no, con o sin textura. Como el interior es hueco, resulta, a la vez, aislante acústico y térmico.

Baldosas o paneles de vidrio laminado Para los pisos se usan baldosas o paneles de vidrio laminado (de alta resistencia) grueso y pesado. El espesor y tamaño de las baldosas dependerá de la carga que deba soportar el piso, cálculo que debe ser realizado por un profesional (arquitecto o ingeniero). El vidrio aporta muchas soluciones tanto para el interior como el exterior de una construcción. Incluso se usa, desde hace ya varios años, combinada con acero o hierro, en la estructura misma de grandes edificio

10. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL USO DE VIDRIOS EN LA CONSTRUCCION  VENTAJAS Reducción de la presión. Disminución de los costes de climatización y de las cargas solares en verano, gracias a la ventilación natural del espacio intermedio y a la colocación de un vidrio de control solar en la cara exterior de la fachada. La iluminación natural contribuye a reducir la dependencia de la iluminación artificial, con el consecuente ahorro energético y disminución de la carga de acondicionamiento. Mejora de las condiciones de confort en proximidad a la fachada al evitar los efectos de pared fría o pared caliente. Reducción de las pérdidas térmicas y mejora del coeficiente de transmisión térmica del cerramiento debido a la utilización de un vidrio de baja emisividad en la fachada interior.  DESVENTAJAS Son frágiles. No soportan saltos térmicos (calentarlo al mambo y enfriarlo en 1 segundo, generalmente estalla o se parte).

11. ENSAYOS DEL VIDRIO  Densidad Determinación de la densidad de vidrios por la técnica del empuje. IRAM 91308

 Dilatometría

Determinación del coeficiente medio de dilatación lineal dentro de un intervalo de temperatura por debajo de la temperatura de transformación. IRAM 91302  Punto de ablandamiento Determinación de la temperatura en la cual una probeta filiforme de vidrio experimenta un alargamiento por peso propio. IRAM 91307  Viscosidad Determinación de la viscosidad de vidrio hasta 1500ºC por el método del viscosímetro rotativo. DIN 7884  Indice de refracción Determinación del índice de refracción por el método de Abbe.  Tensiones Determinación cualitativa de tensiones con polariscopio. Comparación con discos patrón. IRAM 6102. ASTMF 218  Espectros de emisión Medición de la transmitancia espectral con espectrofotómetro entre 200 y 900 nm. 200 – 380 380 – 760 760 – 900

Tipos de Vidrios Norma E.040, caso Peruano El vidrio es es una sustancia: Sólida, Sobre fundida, Amorfa, Dura, y Frágil. Es un complejo químico de silicatos sólidos y de cal que corresponde a la fórmula: SiO2 (Na2O) m (CaO ) n. Típicamente, fabricado de vidrio contiene alrededor de 15% de óxido de sodio, 70% de sílice ( dióxido de silicio ) y 9% de cal ( óxido de calcio ). Mayor información en los temas 8 y 9 de la pagina "Construcción"

Res. N° 110-2013/CNB-INDECOPI.Aprueban las siguientes Normas Técnicas Peruanas en su versión 2013: NTP 332.008:1978 (revisada el 2013) VIDRIOS. Definiciones de términos usados en la industria del vidrio. 1ª Edición Reemplaza a la NTP 332.008:1978 NTP 332.009:1979 (revisada el 2013) ENVASES DE VIDRIO. Muestreo. 1ª Edición Reemplaza a la NTP 332.009:1979

NTP 332.010:1988 (revisada el 2013) ENVASES DE VIDRIO. Comprobación de dimensiones. 1ª Edición Reemplaza a la NTP 332.010:1988 NTP 332.011:1979 (revisada el 2013) ENVASES DE VIDRIO. Método de ensayo para determinar la capacidad. 1ª Edición Reemplaza a la NTP 332.011:1979 NTP 332.012:1979 (revisada el 2013) ENVASES DE VIDRIO. Determinación de la perpendicularidad. 1ª Edición Reemplaza a la NTP 332.012:1979 NTP 332.013:1984 (revisada el 2013) ENVASES DE VIDRIO. Determinación del choque térmico. 1ª Edición Reemplaza a la NTP 332.013:1984 NTP 332.014:1979 (revisada el 2013) ENVASES DE VIDRIO. Determinación de las tensiones internas o grado de recocido del vidrio. 1ª Edición Reemplaza a la NTP 332.014:1979

NTP 332.015:1979 (revisada el 2013) ENVASES DE VIDRIO. Determinación de la presión interna. 1ª Edición Reemplaza a la NTP 332.015:1979 NTP 332.016:1979 (revisada el 2013) ENVASES DE VIDRIO. Determinación de la masa. 1ª Edición Reemplaza a la NTP 332.016:1979 NTP 332.017:1980 (revisada el 2013) ENVASES DE VIDRIO. Determinación del color por comparación. 1ª Edición Reemplaza a la NTP 332.017:1980 NTP 332.019:1981 (revisada el 2013) ENVASES DE VIDRIO. Determinación de la resistencia térmica. 1ª Edición Reemplaza a la NTP 332.019:1981 NTP 332.025:1981 (revisada el 2013) ENVASES DE VIDRIO. Determinación de la p e r p e n d i c u l a r i d a d mediante torno vertical. 1ª Edición Reemplaza a la NTP 332.025:1981

12. MEDIDAS PREVENTIVAS EN LA INSTALACION DE VIDRIOS

      

Mantener libre de obstáculos y despejada el área de trabajo. Sujetar el arnés de seguridad a la línea estática cuando se trabaje a más de1.80 metros de altura. Trabajar en andamios con una amplitud mínima de 60 cm en la plataforma. Colocar medios de protección colectiva en balcones y espacios abiertos a distinto nivel. Contar en las zonas de trabajo con una iluminación mínima de 100 lux. Utilizar escaleras de mano tipo tijera. Suspender la actividad en caso de fuertes vientos.

 DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD  Sistema de protección contra caídas      

EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL Casco contra impacto. Calzado de seguridad. Arnés de seguridad. Guantes de cuero. Ropa de trabajo.

13. INSTALACION DE VIDRIOS Cuando se efectúa la colocación de vidrios en obra, deben tenerse en cuenta ciertas consideraciones para que los trabajos se realicen adecuadamente. Veamos en acristalamientos normales cuales son los principios a seguir: Piezas Independientes Los vidrios recocidos o templados deberán colocarse de manera que no queden sometidos a esfuerzos de ninguna clase originados por: Bajo ningún concepto pueden estar en contacto: vidrio con vidrio, vidrio con metal o vidrio con hormigón. Dilatación o contracción del vidrio. Dilatación, contracción o deformación de los bastidores que enmarcan el vidrio. Deformaciones (previsibles) del asentamiento de la obra, p. ej.: flechas de los elementos resistentes. Evitar el contacto directo entre lunas y del mismo modo, el contacto entre metal y vidrio, excepto en los casos de metales blandos como plomo o aluminio Fijación de los Vidrios Los vidrios serán colocados de manera tal que queden fijados en su lugar sin desplazarse ni dejar su sitio ante ninguno de los esfuerzos a que están sometidos normalmente, tal como las vibraciones, efectos del viento sobre las superficies, peso propio u otros.

La estructura que sostiene a los vidrios, así sean bastidores practicables o fijos, debe soportarlos sin producir deformaciones; no podrán deformarse de manera permanente ante los esfuerzos ejercidos por el viento, alteraciones de la corrosión, trabajos de limpieza, etc. En la carpintería de simple acristalamiento se admite una flecha de hasta 1/200 de la longitud, y para doble acristalamiento, no superará 1/300 de su longitud. Materiales Incompatibles No siempre diferentes materiales pueden integrar un acristalamiento en forma correcta, algunos son incompatibles entre sí. El conjunto de carpintería, vidrio y productos másticos debe realizarse siempre que haya compatibilidad entre sus materiales; veamos a continuación algunas incompatibilidades: Las masillas bituminosas con aceites de todo tipo y disolventes. Las masillas de aceite de linaza con hormigón no tratado. Las masillas de aceite de linaza con butiral de polivinilo. Cualquier disolvente aromático con poliestireno. Las masillas resinosas con el alcohol. Las pinturas al aceite con el hormigón no tratado. Es preferible no poner en contacto dos metales pues es frecuente la corrosión de uno de ellos; debe evitarse: Aluminio en contacto con cobre y plomo. Plomo en contacto con cobre y acero inoxidable 18/8. Cobre en contacto con aluminio y acero inoxidable 18/8. Cinc en contacto con cobre, plomo, acero y acero inoxidable 18/8. Estanqueidad Cuidar la estanqueidad al agua y al aire con el uso de masillas o selladores de acuerdo al caso. Galce El galce es la parte del bastidor sobre la cual se monta el vidrio; los materiales en que se fabrican pueden ser: madera, hierro, plástico, aluminio u hormigón. Estos bastidores llevan galces de dos tipos: abiertos o cerrados; tendrán diferentes dimensiones según el tipo de vidrio a colocar. Se fija el vidrio en el galce mediante un junquillo ubicado en haces interiores o exteriores, cuidando en este último caso que se mantenga la perfecta estanqueidad. Los junquillos se disponen cubriendo todo el perímetro del galce para dar una protección completa. Deben protegerse y preservarse los junquillos contra la humedad y tener su pendiente hacia el exterior para facilitar el escurrido del agua por su parte inferior.

El junquillo exterior de la base debe llevar drenaje; éste tiene por función conservar un equilibrio en la presión existente entre el aire exterior y el fondo del galce con el objeto de controlar la formación de condensaciones y permitir la fácil expulsión de eventuales filtraciones. Es siempre recomendable colocar drenajes en los galces, sobre todo en la puesta en obra de los vidrios laminares y acristalamientos aislantes. La humedad que actúa sobre los bordes de estos cristales puede provocar el deterioro del intercalario de plástico del vidrio laminar o las juntas en acristalamientos aislantes.