PROCESO
1. MOLIENDA Y MEZCLA: Para la producción moderna de una gran variedad de vidrios se emplea una mezcla de materias primas que se introducen en un depósito llamado tolva.
Arena(SiO2): es el principal componente. Aproximadamente un 75%
Carbonato o sulfato de sodio(Na2CO3): así la arena se funde a menor temperatura. Se utiliza un 25%
Piedra caliza(CaCO3): para que el cristal no se descomponga en el agua.
Cristal reciclado: su uso es ecológico porque ahorra el gasto de las otras materias primas.
2. FUNDICIÓN: Una vez que las materias primas están pesadas, mezcladas y con la cantidad de agua necesaria para obtener una humedad correcta, (4 4.5 %), son llevadas al horno mediante una cinta transportadora e introducidas en el mismo mediante una máquina llamada enfornadora. Los ingredientes se funden en un horno para obtener cristal líquido (entre 1.500 y 2.000 0C). El fuego lo mantiene caliente y fluido. El vidrio se funde en un horno cuba de grandes dimensiones, el horno con la particularidad de que los hornos para vidrio son de colada continua, es decir, la composición entra continuamente por la boca de entrada llamada enforne, y el vidrio fluye sin interrupción por la boca de salida llamada canal. Los hornos de fusión de vidrio constan fundamentalmente de una cuba rectangular construida en refractario electro fundido, cerrada en su parte superior por una bóveda también en material refractario. El conjunto de refractarios está soportado por herrajes metálicos. A cada uno de los lados y por encima de la cuba están emplazados los quemadores, cuyos ejes son perpendiculares al eje longitudinal del horno. 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: el primero se calienta por contacto con los gases ardientes mientras el segundo proporciona el calor acumulado al aire de combustión. A continuación de cada quemador y también a ambos lados se encuentran las cámaras que ponen en comunicación el laboratorio con la chimenea. De este proceso se obtiene el vidrio fundido.
Enfornadora
Horno de fusión. Planta y alzado.
3. FLOTACIÓN: Una vez fundido, el vidrio líquido se vierte a 1.100 grados sobre una gran piscina de estaño. Para evitar la oxidación del estaño, la cámara
contiene
una
atmósfera
protectora
compuesta
de hidrógeno y nitrógeno. El baño de estaño fundido es de unos 30 cm de profundidad y flotando sobre él se extiende y avanza el vidrio horizontalmente. La razón por la que se usa el Estaño es que se derrite a una temperatura muy baja y tiene un punto de ebullición muy elevado, además que es más denso que el cristal lo que permite que este flote.
A partir de dicho momento la hoja mantiene este espesor y la correspondiente anchura, progresando a lo largo del baño en un régimen de temperatura descendente, hasta alcanzar los 900 ºC, zona en la cual, por tener la viscosidad adecuada, el efecto de tracción de la extendería produce un estirado con la consiguiente pérdida de espesor y anchura, este estirado cesa cuando la temperatura de la hoja pasa a ser de 800 ºC. A partir de este p unto el vidrio se acondiciona para que llegue a la salida del baño y entre en los rodillos a la temperatura de 600 ºC aproximadamente. Por el procedimiento anterior, se pueden fabricar espesores próximos a los 6 mm, pero a partir de éstos hacia abajo se presenta un serio problema, pues al incrementar la velocidad de extendería, el aumento de estirado se traduce en una disminución de anchura, pero permaneciendo constante el espesor. En este depósito se va enfriando y solidificando. El vidrio que se obtiene de este proceso es ahora pegajoso y viscoso, pero tiene la suficiente consistencia como para desplazarse por estos rodillos.
El baño se encuentra dividido de una forma teórica en tramos llamados BAYS. Hasta 20-21 BAYS, de unos 3 m cada uno.
4. RECOCIDO(EXTENDERIA): Este es un proceso de enfriamiento del vidrio. La lamina de vidrio entra a este horno-túnel que vuelve a calentar el vidrio sin llegar a fundirlo. La lámina sale del túnel de extendería a una temperatura de 180 ºC, aproximadamente, temperatura a la cual es capaz de soportar el contacto directo con la atmósfera ambiente sin romperse por choque térmico. Su transporte sigue siendo sobre rodillos metálicos hasta que la temperatura desciende a 125 ºC aproximadamente, entre ésta y 60 ºC los rodillos pueden ser de arandelas de silicona, y a partir de esta última y hasta el ambiente de arandelas de goma. Se deja enfriar lentamente para que no se agriete. Las condiciones óptimas se consiguen dividiendo el ciclo en tres etapas: (A). – Una primera etapa de estabilización térmica, en la cual el vidrio se mantiene a una temperatura constante próxima a la del punto superior de recocido durante el tiempo suficiente para relajar sus tensiones. (B). – Una etapa crítica de lento enfriamiento hasta una temperatura ligeramente por debajo del punto inferior de recocido, a lo largo de la cual la disipación térmica debe transcurrir de manera muy uniforme para evitar la creación de nuevas tensiones.
(C). – Una última etapa de enfriamiento relativamente rápido hasta la temperatura ambiente .
5. CORTE: Ahora que el vidrio está suficientemente frío para poder ser cortado, lo cual es realizado por ruedas de corte montadas sobre puentes de corte longitudinales y transversales, que permiten obtener los tamaños individuales requeridos. Las piezas separadas son removidas de la línea de producción por brazos robóticos con ventosas que toman el vidrio. el vidrio no es realmente un sólido como un metal, ni un líquido como el agua; el vidrio es un líquido sobre enfriado que tiene la apariencia y el comportamiento de un sólido, ES UN SOLIDO AMORFO. El vidrio realmente se corta en el sentido normal de la palabra, al menos en el sentido de cortar utilizando sierras y cuchillos. El vidrio se ROMPE, y para lograr el fraccionamiento de una hoja de vidrio se recurre a una fractura controlada. Esta acción implica dos operaciones:
MARCAR EL VIDRIO: debilitamiento previo a lo largo de una línea predeterminada mediante un trazo superficial realizado con un elemento cortante (cortador de vidrio).
ROMPER: realizar el quiebre de la hoja en la zona debilitada. Al marcar el vidrio se produce el surco de corte, que lo podemos describir a través de una vista microscópica. El surco de corte produce 3 fracturas en el vidrio: una central, vertical, que penetra dentro del vidrio hasta unas ciertas profundidades la que nos va a permitir cortar el vidrio de la manera deseada, y dos fracturas laterales, horizontales, paralelas a la superficie del vidrio que no participan en el posterior quiebre.
HERRAMIENTA DE CORTE La herramienta de corte usual es una ruedita de metal duro (carburo de tungsteno) de unos 5 mm de diámetro y 1 mm de espesor, maquinada con ángulos de corte de acuerdo al uso, manual o mecanizado y a los distintos espesores del vidrio que cortar.
6. EMPAQUETADO: Cada tipo de volumen llega a la maquina empaquetadora adecuada, la cual forma los paquetes colocando previamente un intercalario entre hoja y hoja. Existen diversos tipos de empaquetadoras en función del tipo de producto a empaquetar. Los intercalarios tienen por objeto evitar el contacto directo vidrio-vidrio, del que se pueden derivar una serie de problemas de alteración mecánica o
química de las superficies en contacto, que degradaría o incluso invalidaría la calidad del producto.
7. ALMACENAMIENTO: Se colocan de forma semivertical sobre caballetes instalando separadores de madera o polietileno entre paquete y paquetes.
1. Tratamiento térmico del vidrio
Recocido: Se realiza para aliviar las tensiones internas formadas durante su
conformación. Consiste en calentar a 500°C durante el tiempo proporcional al cuadrado del espesor, posteriormente se enfría lentamente (Ejemplo: vidrio de ventana).
Templado: El proceso de producción del vidrio templado consiste en calentar el vidrio a más de 600 ºC para enfriarlo de forma rápida de manera que se cierren las superficies del vidrio en un estado de compresión, quedando el centro en un estado de tracción, tal y como se muestra a continuación.
El vidrio templado no se puede transformar, es decir, cortar, taladrar ni biselar. Además, una vez templado, no puede ser modificado (grabado al ácido o pulido al chorro de arena) ya que podría debilitarlo y causar daños prematuros. Ayuda a controlar las tensiones internas, aumenta la tenacidad del vidrio. Consiste en calentar a una temperatura superior que la del recocido dentro del rango plástico, seguido de un enfriamiento rápido de la superficie.
Vidrio reforzado químicamente: Se mejora la resistencia sumergiendo el vidrio en un baño de nitrato de potasio a 50°C por un lapso de 6 a 10 horas. Los iones de sodio cerca de la superficie del vidrio y que son más pequeños son reemplazados por iones de potasio más grandes, lo que produce esfuerzos de compresión superficiales y de tensión en el interior
