procesos para obtener vidrio

1. TRANSPARENCIA
TRANSFORMADORA: Una
inmersión en el arte del
procesamiento de vidrio
Procesamiento de vidrio
Anderson Andres Diaz
Andres Felipe Gutierrez

2. INDICE
1. Definición de vidrio
2. Temperatura de Transición Vítrea
3. Clasificación de los vidrios
4. Estructura de los vidrios
5. Composición de los vidrios
6. Diferencia entre vidrio y cristal
7. Deformación viscosa de vidrios
8. Métodos de formación de vidrios
9. Vidrio Templado
10. Vidrio reforzado químicamente
11. Referencias bibliográficas

3. Definición del vidrio
Es un sólido amorfo que carece por
completo de estructura atómica periódica
de largo alcance, y presenta una región
de comportamiento de transición vítrea.
Cualquier material inorgánico, orgánico o
metálico, formado por cualquier técnica,
que presente comportamientos de
transición vítrea puede ser considerado
como un vidrio.
Tomado de: OpenI®
https://openi.nlm.nih.gov/detailedresult?img=PMC5062156_srep
34965-
f2&query=&favor=r&it=xg&req=4&simResults=PMC4941520_sre
p29444-f5
Imagen 1. Espectroscopia del vidrio

4. ¿Qué sabes del vidrio?
● ¿Es el Silicio un componente
indispensable para el vidrio?
● ¿Es la fusión un requisito para la
formación de vidrio?
Tomado de: Shelby, J. E. (2020). Introduction to Glass
Science and Technology, 3rd Edition. Royal Society of
Chemistry.

5. ¿Qué sabes del vidrio?
● ¿Es el Silicio un componente
indispensable para el vidrio?
Existe un número ilimitado de vidrios
inorgánicos que no contienen silicio, ejemplo:
Vidrios Fluorados.
● ¿Es la fusión un requisito para la
formación de vidrio?
Existen diversas técnicas de obtención de
vidrio, ejemplo: Deposición de vapor, Procesos
de reacción con soluciones Sol-Gel, Radiación
de neutrones a materiales cristalinos.
Tomado de: Shelby, J. E. (2020). Introduction to Glass
Science and Technology, 3rd Edition. Royal Society of
Chemistry.

6. Historia
500 - 1500 D.C
Edad Media
Materia prima para obras de
arte, considerado artículo de
lujo. Desarrollo del vidrio en
europa y oriente medio.
1500 - 1600 D.C
Renacimiento
El vidrio veneciano de la Isla
de Murano, se populariza y
nace el libro “L’Arte Vetraria”
1612 Antonio Neri; Venecia
cuna del desarrollo.
- 3000 A.C
Antigüedad
Se especula que el vidrio se
descubrió por primera vez en
Mesopotamia. De manera
accidental por la fusión de arena y
minerales en los hornos usados
para fundir metales. Obsidiana
2500 A.C
Egipto
Se desarrollan técnicas para la
fabricación de vidrio, donde se
fabrican piezas como
amuletos jarrones
1600 - Presente
Desarrollo industrial del vidrio
Se desarrollan diversidad de
formulaciones del vidrio, a su vez que se
libera la patente Pilkington “Vidrio flotado”,
lo que prolifera la industria en el mundo
“El Vidrio... es mucho más gentil,
elegante y noble que cualquier
Metal,... es más encantador, cortés y
vistoso que cualquier otro material
conocido conocido en el mundo''.
Antonio Neri 1612
Elaboración propia

7. Estructura del vidrio
Tomado de: : Google. (2024). Libro el Vidrio. Recuperado
de https://acortar.link/Kyctge
Imagen 2. Micro
estructura del vidrio vs
Cristal

8. Temperatura de transición vítrea
La temperatura de transición vítrea (Tg) es el punto crítico
en la transición de un material amorfo desde un estado
rígido hacia uno más flexible, es decir, la temperatura a la
cual un material amorfo experimenta una transición abrupta
de sus propiedades mecánicas, térmicas y viscoelásticas.
Para el caso del vidrio de cuarzo su Tg ronda alrededor de
los 1000°C, por tanto un ejemplo en temas de rigidez:
Más rígido < 1000°C < Menos rígido
Tomado de:
https://www.google.com/search?sca_esv=ed5c98a7890974
82&sxsrf=ACQVn0_QHhMrS5T6eD_Mddw710pKJdTOFg:1
710535811944&q=Temperatura+de+transici%C3%B3n+v%
C3%ADtrea+en+vidrios&tbm=isch&source=lnms&sa=X&ved
=2ahUKEwii7Mi7kveEAxUOfDABHeMsD6MQ0pQJegQICx
AB
Tomado de:
https://www.google.com/search?sca_esv=ed5c98a789097482&sxsrf=ACQV
n0_QHhMrS5T6eD_Mddw710pKJdTOFg:1710535811944&q=Temperatura
+de+transici%C3%B3n+v%C3%ADtrea+en+vidrios&tbm=isch&source=lnms
&sa=X&ved=2ahUKEwii7Mi7kveEAxUOfDABHeMsD6MQ0pQJegQICxAB#i
mgrc=9k8yR-4dghCpBM
Imagen 4. Grafica de
comportamiento de
temperatura de
transición vítrea
Imagen 3.
representación de
fragilidad de acuerdo a
transición vítrea

9. Clasificación de los vidrios
Clasificación de
los vidrios
Proceso de
Fabricación
Estirado
Soplado
Flotado
Composición
Química
Vidrio sódico -
cálcico
Plomo
Borosilicato Tomado de: : Elaboración propia

10. Clasificación de los vidrios (Proceso de fabricación)
• Vidrio Estirado:
El vidrio estirado se fabrica al estirar una masa fundida de vidrio en
frío o caliente, formando láminas delgadas y uniformes. Este método
produce un vidrio con propiedades superiores en cuanto a
uniformidad, suavidad superficial y resistencia mecánica en
comparación con otros tipos de vidrio, lo que lo hace apropiado para
varias aplicaciones como ventanas, pantallas de dispositivos
electrónicos y paneles solares.
• Vidrio templado:
El vidrio templado es un tipo de vidrio que ha sido sometido a
tratamiento térmico para aumentar su resistencia y durabilidad. Al
calentarse a altas temperaturas y enfriarse rápidamente, se generan
tensiones internas que fortalecen su estructura. El vidrio templado
adquiere propiedades excepcionales de resistencia al impacto, al
calor y a cambios bruscos de temperatura durante este proceso, lo
que lo hace ideal para aplicaciones donde se requiere seguridad,
como en ventanas de automóviles, puertas de ducha, mamparas y
tabiques divisorios.
Imagen 5. Vidrio
estirado

11. Fenómeno de la gotas de Rupert
Las gotas, también llamadas esferas de Ruperto o lágrimas
holandesas, al dejar caer vidrio fundido en agua fría. Cuando entra
en contacto con el agua, el vidrio se enfría rápidamente y forma
una gota con una apariencia parecida a la de un renacuajo, que
incluye una cola larga y delgada. En este proceso, la superficie de
la gota se enfría más rápido que el interior, lo que hace que el
vidrio se contraiga en la superficie y genere fuerzas de
compresión, mientras que el interior queda bajo tensión.
Las gotas del príncipe Ruperto exhiben propiedades inusuales
debido a esta tensión residual, como la capacidad de resistir el
impacto de un martillo en el extremo más ancho sin romperse,
mientras que se desintegran fácilmente si se daña ligeramente la
cola. Este tipo de vidrio se considera tener características
similares al vidrio templado, ya que durante su formación
experimenta fuerzas de compresión y tracción en su estructura.
https://www.youtube.com/watch?
v=efQTd80ImiY

12. Deformación de los vidrios (Por adición de oxidos)
Tomado de: (EL MUNDO MAGICO DEL
VIDRIO (3a ED.) | ANA MARTINEZ |
FONDO DE CULTURA ECONOMICA DE
ESPAÑA, S.L. | Casa del Libro Colombia,
2008)
Imagen 6. Graficas de
modulo de Young del
vidrios diferentes
composiciones

13. Estructura de los vidrios
Tomado de: Google (2024)
https://www.google.com/search?sca
_esv=946c7383e35f7723&q=micros
tructure+of+glass+sem&tbm=isch&s
ource=lnms&sa=X&ved=2ahUKEwj
w_uPFreuEAxVTSDABHYpLBV4Q
0pQJegQIDBAB&biw=1536&bih=73
8&dpr=1.25#imgrc=APelH92kbVAU
HM
Imagen 7.
Microestructura del
vidrio (SEM)

14. Composición de los vidrios
Los vidrios adicionalmente de estar compuestos por SiO2 contienen otros tipos de
componentes:
• Óxidos Alcalinos: Tales como Na2O, K2O, etc.; los cuales actúan como agentes
fundentes, disminuyendo la temperatura de fundición del vidrio y ayudando a la
formación de la fase vítrea, sin dejar a un lado, que también pueden afectar
propiedades térmicas y ópticas del vidrio.
• Óxidos de Metales: Se pueden agregar otro óxidos metálicos como el CaO, MgO,
Al2O3, etc. Las cuales en diferentes proporciones, pueden mejorar ciertas propiedades
del vidrio, como su resistencia mecánica, resistencia al calor, estabilidad química y
comportamiento en función de la temperatura.
• Otros Aditivos: Estos dependen de la aplicación especifica del vidrio. Para dar
coloración o propiedades mecánicas.

15. VIDRIO VS CRISTAL
Son términos que suelen considerarse
sinónimos, pero realmente son totalmente
opuestos.
VIDRIO CRISTAL
Estructura amorfa Estructura cristalina
Su obtención es mediante la
vitrificación
Se obtiene por
cristalización, ordenamiento
Transparencia –
Propiedades ópticas
Generan opacidad por su
estructura cristalina
Contiene principalmente
sílice, pero también óxidos
de sodio, calcio, …
Materiales metálicos
Tomado de: : Google. (2024). Libro el Vidrio. Recuperado
de https://acortar.link/Kyctge
Imagen 8. Diferencia de estructuras
Fuente: Elaboración propia
Tabla 1. Diferencias entre vidrio y cristal

16. DEFORMACION VISCOSA DE VIDRIOS
Ocurre cuando el vidrio es sometido a altas temperaturas,
por encima de la de transición vítrea (>500-800ºC),
generando un líquido viscoso. Algunos puntos importantes
a considerar son:
1. Deformación lenta: La formación del líquido viscoso se da
a una velocidad muy lenta.
2. Temperatura y tiempo: Cuando estas variables
incrementan, la deformación del vidrio también
3. Deformación “reversible”: Es posible que la deformación
puede devolverse, es decir, que el vidrio tengo su forma
original
4. Moldeo: Se aprovecha su deformación viscosa para dar
forma al objeto final.
5. Enfriamiento: Se debe realizar de manera controlada.
Tomado de: Google. (2024). Imágenes de vidrio fundido.
Recuperado de https://acortar.link/Kyctge
Imagen 9. Vidrio fundido

17. METODOS DE FABRICACION DEL VIDRIO
ADECUACIÓN
DE MATERIA
PRIMA
FUNDICION
EN HORNO
HORNO DE
SOLERA
HORNO
ELECTRICO
DOSIFICACION
DE MATERIAL
FUNDIDO
(PELLA)
FABRICACION
SEGÚN SU
APLICACION
ACABADOS
PRODUCTO
TERMINADO
CANTERA
Tomado de: : Elaboración propia

18. HORNO SOLERA
⮚Es un horno con estructura externa
metálica y una interna de ladrillo refractario
⮚La llama se genera en las bocanas y arde
entre la superficie del material pétreo.
⮚La temperatura de operación es <1600°C
⮚El material fundido pasa por el Skimmer
para acceder a la zona de afino
⮚La tensión superficial del vidrio es alta y
dificulta la nucleación de burbujas en el
seno del vidrio.
⮚Aproximadamente una carga puede
contener 100.000Burbujas/cm3
⮚En el afino se estima una presencia de
1000burbujas/cm3 y no pueden coalescer
y se usa un agente de afino, Sb2O5.
Tomado de: Google. (2024). Libro el Vidrio. Recuperado de
https://acortar.link/bBZM6n
Imagen 10. Horno tipo Solera para procesamiento de vidrio

19. HORNO ELECTRICO
⮚Son de capacidad relativamente
baja, 150T/día
⮚Los electrodos suelen ser de
nicromo o grafito
⮚La temperatura de operación puede
ser controlada de una mejor
manera
⮚Menor impacto medio ambiental
Tomado de: Google. (2024). Hornos eléctricos para vidrios.
Recuperado de https://acortar.link/yzQDvT
Imagen 11. Horno eléctrico

20. PROCESOS DISCRETOS.
1. Fundición
1.1. En molde abierto
1.2. Por centrifugado
2. Moldeo por compresión
3. Moldeo por soplado
3.1. Con preforma por soplado
3.2. Con preforma por prensado
CLASIFICACION DE LOS PROCESOS DE FABRICACIÓN
PROCESOS CONTINUOS
1. Para vidrio plano
1.1. Estirado
1.2. Rebosado
1.3. Flotación
2. Para secciones circulares
2.1. Estirado de fibras
2.2. Aspersión centrifuga (lana de
vidrio)
2.3. Estirado con mandril (secciones
macizas o huecas)
Tomado de: Google. (2024). Hornos eléctricos para
vidrios. Recuperado de https://acortar.link/yz6QDtT

21. PROCESOS DISCRETOS – SOPLADO DE VIDRIO
Es un proceso utilizado para fabricar
productos huecos, como botellas, jarrones,
entre otros.
✔ Una vez se tiene vidrio fundido se toma
una porción para obtener el Parison.
✔ El Parison se adhiere al tubo hueco
metálico del soplador que calienta la
preforma en el horno
✔ El Parison sale del horno e inicia el
proceso de soplado para inflar el vidrio.
✔ Se realiza el proceso de moldeo
✔ Se corta el objeto y comienza el
enfriamiento controlado.

22. PROCESOS DISCRETOS – MOLDEO POR COMPRESION
Compression molding, se utiliza para fabricar
piezas de paneles con diseños complejos –
relieves .
✔ El material se debe calentar para lograr
obtener maleabilidad.
✔ Se introduce en un molde para aplicar una
fuerza y dar la forma deseada
✔ La pieza se enfría en el molde para
garantizar su forma
✔ La pieza se retira del molde y se le
realizan los acabados.

23. PROCESOS CONTINUOS - FLOTADO
El objetivo es poder obtener un vidrio plano,
placas.
✔ El material fundido sale del horno y se
vierte sobre estaño líquido y se suele
utilizar un gas inerte.
✔ Se va obteniendo un lámina continua y
uniforme de vidrio, y su enfriamiento es
controlado.
✔ La lámina resultante se inspecciona y se
corta, según las necesidades o algún
tratamiento térmico.

24. VIDRIO TEMPLADO
Se conoce también como vidrio
endurecido y es tratado térmicamente,
haciéndolo más resistente a golpes.
✔ Se puede iniciar de láminas ya
fabricadas o las que resultan del
proceso de flotado.
✔ El vidrio aproximadamente
cuando alcanza una temperatura
de 600 – 700 ºC, se enfría
rápidamente.
✔ Se obtiene vidrio con
aproximadamente 5 veces más
resistencia.
Imagen 12. Esquema del procesamiento VT
Tomado de: Google. (2024). Procesamiento del vidrio. Recuperado de
https://acortar.link/py0qB7

25. VIDRIO TEMPLADO
Debido a su naturaleza amorfa, las moléculas con el temple quedan con una alta densidad de
imperfecciones (dislocaciones y tensiones internas) que actúan como “barrera” para la propagación de
grietas.
VENTAJAS DESVENTAJAS APLICACIONES
Mayor resistencia Alto costo Fachadas de edificios,
puertas y ventanas de
seguridad, entre otras.
Fractura en pequeños
fragmentos
Dificultad para ser
modificado
Resistencia a cambios
bruscos de temperatura
Baja curvatura
Tabla 1. Ventajas, desventajas y usos del vidrio templado
Fuente: Elaboración propia

26. VIDRIO REFORZADO QUÍMICAMENTE - VRQ
CARACTERÍSTICAS Y USOS
✔ Alta resistencia al impacto y la flexión (soportar
cargas).
✔ Al igual que el vidrio templado se fractura en
fragmentos pequeños.
✔ Alta resistencia a la fatiga (tensiones
repetitivas)
✔ Alta transparencia
✔ Se utiliza en pantallas electrónicas
✔ Se usa en ventanas cuando el ambiente es
exigente (laboratorio, industria…)
✔ Se elaboran los parabrisas
Fuente: Elaboración propia
Imagen 12. Proceso de VRQ

27. PROCESOS TÍPICOS DE ACABADOS
En algunos procesos se realizan recubrimientos para mejorar apariencia o según los usos a los que será
sometido.
⮚Recubrimientos antirreflectantes: Reducen el reflejo de la luz, para mejorar visibilidad y suelen ser
óxidos como de titanio y se hace mediante PVD o CVD
⮚Recubrimiento antirrayado y antimanchas: Evitan que el vidrio se raye y manche, donde estos son
polímeros de silicona, resinas epoxi o nanomateriales como el óxido de titanio nanoestructurado.
⮚Recubrimientos hidrofóbicos y oleofóbicos: Su finalidad es repeler el agua y líquidos oleosos, con el fin
de facilitar la limpieza y la adherencia de suciedad, como polímeros perfluorados o el fluoruro de
polivinilideno.
⮚Recubrimientos decorativos: Utilizados para tener color, textura o algún efecto decorativo, pueden ser
pigmentos orgánicos o inorgánicos dispersos en una matriz de resina transparente. Para dar el color se
usan los óxidos de hierro (rojo o ámbar), cobalto (azul), cobre (verde), selenio (rosa), manganeso
(violeta)
⮚Recubrimientos reflectantes: Utilizados para reflejar la luz, controlando la transmisión de calor y se usa
en ventanas y paneles solares, con oxido de estaño dopado con flúor.
Tomado de: Google. (2024). Imágenes
de óxidos de hierro. Recuperado de
https://acortar.link/py0q6r4
Imagen 13. Pigmentos para vidrios

28. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
• Shelby, J. E. (2020). Introduction to Glass Science and Technology, 3rd Edition. Royal Society of Chemistry.
• EL MUNDO MAGICO DEL VIDRIO (3a ED.) | ANA MARTINEZ | FONDO DE CULTURA ECONOMICA DE ESPAÑA, S.L. | Casa del Libro Colombia. (2008, septiembre 16).
casadellibro. https://www.casadellibro.com.co/libro-el-mundo-magico-del-vidrio-3-ed/9789681669195/1220736
• Guin, J.-P., & Gueguen, Y. (2019). Mechanical Properties of Glass. En J. D. Musgraves, J. Hu, & L. Calvez (Eds.), Springer Handbook of Glass (pp. 227-271). Springer
International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-319-93728-1_7
• Chopi net, M.-H. (2019). The History of Glass. En J. D. Musgraves, J. Hu, & L. Calvez (Eds.), Springer Handbook of Glass (pp. 1-47). Springer International Publishing.
https://doi.org/10.1007/978-3-319-93728-1_1
• Abdelouas, A., Neeway, J., & Grambow, B. (2019). Chemical Durability of Glasses. En J. D. Musgraves, J. Hu, & L. Calvez (Eds.), Springer Handbook of Glass (pp. 407-438).
Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-319-93728-1_12
• glass vs crystal structure - Google Search. (s. f.). https://acortar.link/zOlUyX
• Google Books. (s. f.). https://www.google.com.co/books/edition/Procesos_industriales_para_materiales_no/pwuUka4r6CIC?hl=es-
419&gbpv=1&dq=PROCESOS+DE+FABRICACION+DEL+VIDRIO&pg=PA49&printsec=frontcover
• De València Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales - Escola Tècnica Superior D’Enginyers Industrials, U. P., & De València Departamento de Ingeniería
Química y Nuclear - Departament D’Enginyeria Química I Nuclear, U. P. (2020, 9 noviembre). Procesamiento de materiales cerámicos fundidos: vidrio plano y lana de
vidrio. https://riunet.upv.es/handle/10251/146534

29. GRACIAS
Departamento o dirección
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