materiales de ingenieria:vidrio

2. 
El vidrio es un material
inorgánico duro, frágil, transparente y amorfo que se
encuentra en la naturaleza, aunque también puede ser
producido por el ser humano. 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 1500 °C a partir de arena de
sílice (arena cuárcica: SiO2), carbonato de sodio
(Na2CO3) y caliza (CaCO3)
El vidrio es un sólido amorfo (sus moléculas están
dispuestas de forma irregular) y no un sólido cristalino.

3. Proceso de fabricación

El proceso comienza con la trituración de los silicatos.
La fusión del polvo obtenido se realiza entre 1350 y
1550 °C en cubas a las que el trabajador accede
mediante conductos cerrados por ventanillas. Cuando
la mezcla ha pasado al estado líquido, el recipiente se
aleja ligeramente del fuego, para conseguir que el
vidrio alcance, entre los 1000 y 1100 °C, un estado
viscoso suficiente para el moldeado. Es entonces
cuando el artesano hunde su caña en el recipiente y el
vidrio que va a moldear durante un tiempo limitado
por el enfriamiento de la materia. Al llegar a los 700 °C
esta deja de ser maleable. Si el enfriamiento es
demasiado brusco el vidrio estalla, si es demasiado
lento hay riesgo de desvitrificación.

4. 
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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).
El ingrediente principal del vidrio es la sílice, obtenida a
partir de arena, pedernal o cuarzo.

5. Composición y propiedades

La sílice se funde a temperaturas muy elevadas para
formar vidrio. Como éste tiene un elevado punto de
fusión y sufre poca contracción y dilatación con los
cambios de temperatura, es adecuado para aparatos de
laboratorio y objetos sometidos a choques térmicos
(deformaciones debidas a cambios bruscos de
temperatura), como los espejos de los telescopios.

6. 
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El vidrio es un mal conductor del calor y la
electricidad, por lo que resulta práctico para el
aislamiento térmico y eléctrico.
En la mayoría de los vidrios, la sílice se combina con
otras materias primas en distintas proporciones. Los
fundentes alcalinos, por lo general carbonato de sodio o
potasio, disminuyen el punto de fusión y la viscosidad
de la sílice. La piedra caliza o la dolomita (carbonato de
calcio y magnesio) actúa como estabilizante. Otros
ingredientes, como el plomo o el bórax, proporcionan al
vidrio determinadas propiedades físicas.

7. Tipos de vidrios
VIDRIO SOLUBLE :vidrio de elevado contenido en
sodio que puede disolverse 
en agua para formar un
líquido viscoso y se emplea como barniz ignífugo en
ciertos objetos y como sellador.
VIDRIOS DE SÍLICE FUNDIDO
Es el vidrio de composición simple más importante,
presenta una alta transmisión espectral y no esta sujeto
a daño de radiación que origina coloración en otros
vidrios. Es casi siempre el vidrio ideal para las lunas de
vehículos espaciales y túneles aerodinámicos y para
sistemas ópticos en dispositivos espectrofotométricos.
A veces, los vidrios de sílice son caros y difíciles de
procesar.

8. VIDRIO AL PLOMO:
El vidrio fino empleado para cristalerías de mesa y conocido
como cristal es el resultado de fórmulas que combinan silicato de
potasio con óxido de plomo. 
El vidrio al plomo es pesado y
refracta más la luz, por lo que resulta apropiado para lentes o
prismas y para bisutería. Como el plomo absorbe la radiación de
alta energía, el vidrio al plomo se utiliza en pantallas para
proteger al personal de las instalaciones nucleares.
VIDRIO DE BOROSILICATO:
Este vidrio contiene bórax entre sus ingredientes fundamentales,
junto con sílice y álcali. Destaca por su durabilidad y resistencia a
los ataques químicos y las altas temperaturas, por lo que se
utiliza mucho en utensilios de cocina, aparatos de laboratorio y
equipos para procesos químicos.
VIDRIO SOPLADO:
Fabricación artesanal de recipientes de vidrio soplado.
Conseguida la forma en bruto, se pellizca el material con unas
pinzas para dar la forma final al vidrio fundido.

9. VIDRIOS DE CRISTAL
Con adición de plomo o bario, lo que le confiere elevado brillo,
mucho peso y sonido metálico, y el óptico, de transparencia,
inalterabilidad, homogeneidad 
e isotropía tales que permiten su
uso en la fabricación de lentes, prismas, espejos.
VIDRIO SODOCÁLCICO :se utiliza para fabricar botellas,
cristalerías de mesa, bombillas (focos), vidrios de ventana y vidrios
laminados.

10. Propiedades físicas

COLOR
Las impurezas en las materias primas afectan al color
del vidrio. Para obtener una sustancia clara e incolora,
los fabricantes añaden manganeso con el fin de eliminar
los efectos de pequeñas cantidades de hierro que
producen tonos verdes y pardos. El cristal puede
colorearse disolviendo en él óxidos metálicos, sulfuros
o seleniuros. Otros colorantes se dispersan en forma de
partículas microscópicas.

11. TEXTURA
La superficie de los vidrios puede variar en cuestiones de
brillo, esto depende del proceso 
de fundido en el que se haya
quedado
PESO
El peso en los vidrios difiere de acuerdo a su composición de
los vidrios típicos según su uso
MALEABILIDAD
Los vidrios presentan maleabilidad cuando se encuentran en
su etapa de fundición pues pueden ser moldeados y es la
etapa de maleabilidad del vidrio, pues es donde se les da las
formas deseadas ya sea por moldes o por cualquier otro
método. Los principales métodos empleados para moldear
el vidrio son el colado, el soplado, el prensado, el estirado
y el laminado

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

13. VISCOSIDAD
La viscosidad en materia de vidrios es muy importante porque esta
determinará la velocidad de fusión.
La viscosidad va variando dependiendo de los componentes del
vidrio .Para lograr una mayor 
dureza, la viscosidad debe ser
invariable, que no baje ni suba, así sus moléculas tienen una
atracción fija y por lo tanto dureza.
CORROSION
El vidrio tiene como característica muy importante la resistencia a
la corrosión, en el medio ambiente son muy resistentes y no
desisten ante el desgaste, he ahí por lo cual los vidrios son
utilizados incluso para los experimentos químicos. Aunque su
resistencia a la corrosión es muy buena no quiere decir que sea
indestructible ante la corrosión, existen cuatro sustancias que
logran esta excepción.
 Ácido Hidrofluorídrico.
 Ácido fosfórico de alta concentración.
 Concentraciones alcalinas a altas temperaturas.
 Agua “super calentada”.

14. PROPIEDADES MECANICAS
TORSION
Los vidrios en su estado sólido 
no tienen resistencia a la torsión, en
cambio en su estado fundido son como una pasta que acepta un
grado de torsión que depende de los elementos que le sean
adicionados.
COMPRESION
El vidrio tiene una resistencia a la compresión muy alta, su
resistencia promedio a la compresión es de 1000 Mpa
TENSION
Durante el proceso de fabricación del vidrio comercial, el vidrio va
adquiriendo imperfecciones (grietas), no visibles, las cuales cuando
se les aplica presión acumulan en esfuerzo de tensión en dichos
puntos, aumentando al doble la tensión aplicada.
FLEXION
La flexión de los vidrios es distinta para cada composición del
vidrio. Un vidrio sometido a flexión presenta en una de sus caras
esfuerzos de comprensión, y en la otra cara presenta esfuerzos de
tensión

15. PROPIEDADES ÓPTICAS
Las propiedades ópticas se pueden decir de manera
concisa, que una parte de 
la luz es “refractada”, una
parte es “absorbida”, y otra es “transmitida”.
Cada una de ellas llevara un porcentaje de la totalidad
del rayo de luz que hizo contacto con el vidrio.
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16. PROPIEDADES TÉRMICAS
CALOR ESPECÍFICO
En los vidrios el calor específico 
es de 0,150 cal/g °C
aproximadamente.
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
La conductividad térmica del vidrio es de
aproximadamente 0,002 cal/cm seg. °C. Cifra mucho
más baja que la conductividad de los metales, no
obstante el vidrio tiene una variable que no se aplica a
los demás materiales, la radiación causada por el
almacenamiento de luz infrarroja y ultravioleta, la cual
es muy variable y puede provocar en ocasiones que el
vidrio transmita el calor de manera mucho más efectiva
que los metales, es por esto que esta característica es
raramente tomada a consideración para el diseño.

17. PROPIEDADES ELÉCTRICAS
Para las propiedades eléctricas 
se manejan en lo vidrios
dos medidas en especiales las cuales son: La constante
dialéctica y la resistividad eléctrica superficial.
La resistividad eléctrica superficial, es la resistencia
que presenta el vidrio al paso de la corriente eléctrica, la
cual es muy alta en este material, 108 veces más alta que
en el cobre, lo cual hace al vidrio muy popular en el
diseño de partes y máquinas eléctricas.
La constante dieléctrica es la capacidad de almacenar
energía eléctrica, la opacidad y la constante dieléctrica
están relacionadas de manera inversamente
proporcional, siendo que mientras más transparente sea
el vidrio, mayor será su capacidad para almacenar
energía.

18. Tipos de vidrio comercial
VIDRIO DE VENTANA: se fabrica de forma mecánica estirándolo
desde una piscina de vidrio fundido.
VIDRIO DE PLACA: El vidrio 
de ventana normal producido por
estiramiento no tiene un espesor uniforme, debido a la naturaleza del
proceso de fabricación. Las variaciones de espesor distorsionan
la imagen de los objetos vistos a través de una hoja de ese vidrio.
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
VIDRIO FOTOSENSIBLE: se utiliza en procesos de impresión y
reproducción, y su tratamiento térmico tras la exposición a la luz
produce cambios permanentes.
VITROCERÁMICA :se utiliza en la actualidad en utensilios de cocina,
conos frontales de cohetes o ladrillos termorresistentes para recubrir
naves espaciales
FIBRA DE VIDRIO : Es posible producir fibras de vidrio —que
pueden tejerse como las fibras textiles— estirando vidrio fundido hasta
diámetros inferiores a una centésima de milímetro. Se pueden
producir tanto hilos multifilamento largos y continuos como fibras
cortas de 25 o 30 centímetros de largo.

19. Botellas y recipientes : Las botellas, tarros y otros recipientes de
vidrio se fabrican mediante un proceso automático que combina
el prensado (para formar el extremo abierto) y el soplado (para
formar el cuerpo hueco del recipiente). En una máquina típica
para soplar botellas.
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20.  DIAGRAMA PARA LA FABRICACION DEL VIDRIO
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21. EL PROCESO DE RECICLAJE DEL VIDRIO
Envases Reutilizables y de Un Solo Uso
Los envases de un solo uso son prácticos para aquellos productos
con alto valor añadido y en los 
que el precio del envase no tiene
una gran importancia frente al valor total, tales como productos
de alta calidad, destinados a la exportación, etc. los reutilizables,
se usan especialmente para productos de consumo frecuente, en
los que podría ponerse en marcha una logística de distribución
descentralizada.

22. 
 REFERENCIAS
Fundamento de la ciencia e ingeniería de materiales
ing. William F. Smith
2da. Edición, 1993, McGraw-Hill
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volu
men3/ciencia3/137/html/sec_4.html
http://www.monografias.com/trabajos11/vidrio/vidr
io.shtml
http://www.cebrace.com.br/v2/es/vidrio/proceso-fabricacion
http://www.youtube.com/watch?v=V-oeAVTTBP4