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Historia
del Vidrio
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Bridgeman
Art Library, London/New York
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Vidrio,
cuerpo sólido, transparente y frágil que proviene de la fusión a
1.200 ºC de una arena silícea mezclada con potasa o sosa. A
temperatura ordinaria constituye una masa amorfa, dura, frágil y
sonora. Por lo general es transparente, aunque también puede ser
incoloro u opaco, y su color varía según los ingredientes de la
hornada.
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El vidrio líquido es de gran plasticidad y se moldea mediante
diferentes técnicas. Una vez frío, puede tallarse. A bajas
temperaturas es frágil y presenta un tipo de fractura concoidea. Los
vidrios naturales como la obsidiana y las tectitas (provenientes de
meteoritos) presentan una composición y unas propiedades similares a
las del vidrio sintético.
La
fabricación del vidrio es anterior al año 2000 a.C. En esa época
siempre se trabajaba a mano, usando moldes, y desde entonces el ser
humano lo ha utilizado con diversos fines: para fabricar recipientes
utilitarios y para objetos decorativos y ornamentales, entre los que se
incluyen trabajos de joyería. También tiene aplicaciones en la
arquitectura y la industria.
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MATERIALES
Y TÉCNICAS
La materia prima de las composiciones vítreas es la sílice, presente
en arenas, guijarros de río o cuarzo.
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Composición
y propiedades
La sílice se funde a temperaturas muy altas para obtener una masa
vítrea. Dado que este vidrio tiene un punto de fusión muy alto y no se
contrae ni se dilata demasiado con el cambio de temperatura, es muy
apropiado para aparatos de laboratorio y para los objetos que han de
someterse a grandes variaciones térmicas, como los espejos de los
telescopios. El vidrio es mal conductor tanto del calor como de la
electricidad, por lo que suele utilizarse como aislante eléctrico y
térmico. Para elaborar la mayor parte de los vidrios se combina la
sílice con diferentes proporciones de otras materias primas. Los
fundentes alcalinos, normalmente carbonato de sodio o de potasio, hacen
que descienda la temperatura requerida para la fusión y la viscosidad
de la sílice. La piedra caliza o la dolomita (carbonato de calcio y
magnesio) actúan como estabilizantes en el horneado. Si se añaden
otros ingredientes, como el plomo y el bórax, se confiere al vidrio
propiedades físicas determinadas.
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Vidrio
soluble y vidrio sodocálcico
El vidrio con gran contenido sódico, que puede disolverse en agua
convirtiéndose en un fluido espeso, es conocido como vidrio soluble y
se emplea como material ignífugo y cemento de sellado. La mayor parte
del vidrio que se produce lleva como álcalis sosa y cal y se utiliza
para hacer botellas, vajillas, bombillas, focos, ventanas y lunas.
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Vidrio
al plomo
El vidrio fino que se utiliza para vajillas y se conoce como cristal es
el resultado de fórmulas que combinan sílice y potasio con óxido de
plomo. El vidrio al plomo es pesado y presenta un elevado índice de
refracción a la luz, lo que le convierte en un material apropiado para
la fabricación de lentes y prismas, así como para joyas de imitación.
Dado que el plomo absorbe las radiaciones de alta energía, en las
instalaciones nucleares se utilizan vidrios al plomo para la protección
de los trabajadores.
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Vidrio
de borosilicato Vidrio cuya composición presenta un predominancia
de bórax, además de sílice y álcali. De larga durabilidad y muy
resistente a los elementos químicos y al fuego, se usa como material de
cocina, laboratorio y como equipo para procesos químicos.
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Color
Las impurezas en la materia prima afectan a la coloración del
vidrio. Para obtener una sustancia transparente e incolora, los
fabricantes le añaden manganeso, que contrarresta los efectos de las
coloraciones verdosas o amarillentas producidas por los óxidos de
hierro. El vidrio puede colorearse utilizando óxidos metálicos,
sulfuros o seleniuros. Otros colorantes podrían dispersarse en
partículas microscópicas.
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Ingredientes
diversos La fórmula típica del vidrio incluye la reutilización
de residuos de vidrio de la misma composición del que se fabrica
(vidrio menudo o granalla de vidrio), que facilitan la fusión y
homogeneización de la hornada. Por lo general se añaden elementos de
afino, tales como el arsénico o el antimonio, destinados a eliminar las
burbujas.
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Propiedades
físicas Dependiendo de la composición, algunos vidrios funden a
temperaturas muy bajas, como 500 ºC, mientras que otros necesitan
1.650 ºC. Presentan normalmente una resistencia a la tracción
entre 3.000 y 5.500 N/cm2, aunque puede llegar a sobrepasar los
70.000 N/cm2 si el vidrio ha sido especialmente tratado. La
densidad relativa oscila entre 2 y 8, que equivale a decir que oscila
entre una densidad menor que la del aluminio y una mayor que la del
acero. Variaciones de igual amplitud se dan en las propiedades
eléctricas y ópticas.
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Mezcla
y fusión Después de una minuciosa preparación y medición se
mezclan las materias primas y se someten a una fusión inicial antes de
pasar a las altas temperaturas requeridas para la vitrificación. En el
pasado, la fusión se realizaba en vasijas de arcilla que se calentaban
en hornos alimentados con madera o carbón. Todavía hoy se utilizan
vasijas de arcilla refractaria, que contienen entre 0,5 y 1,5 toneladas
de vidrio, cuando se requieren cantidades relativamente pequeñas para
trabajarlas a mano. En las industrias modernas la mayor parte del vidrio
se funde en grandes calderos, que se utilizaron por primera vez en 1872,
con capacidad para más de 1.000 toneladas de vidrio y que se calientan
mediante gas, fuel-oil o electricidad. El caldero se alimenta
continuamente por una abertura que se encuentra en uno de los extremos,
mientras el vidrio fusionado, afinado y templado va saliendo por el otro
extremo. En esos grandes calderos o crisoles, el vidrio alcanza la
temperatura a la que puede trabajarse y, a continuación, la masa
vítrea pasa a las máquinas de moldeado.
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Moldeado
Para el trabajo del vidrio en su estado plástico se emplean cinco
métodos básicos que producen una variedad ilimitada de formas y son:
el colado, el soplado, el prensado, el estirado y el laminado.
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Colado
Este proceso, utilizado ya en la antigüedad, consiste en verter
la pasta vítrea en moldes y dejarla enfriar y solidificar. En la
actualidad se han desarrollado procesos de colado por centrifugado en
los que la pasta vítrea es propulsada contra las caras de un molde que
rota a gran velocidad. Por su capacidad para moldear formas precisas y
ligeras, el moldeado centrífugo se usa, por ejemplo, para la
producción de los tubos de imagen de la televisión.
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Soplado Durante la
segunda mitad del siglo I a.C. se descubrió en Oriente
Próximo, en la costa fenicia, un procedimiento revolucionario, el de
soplar el vidrio y expandirlo hasta lograr todo tipo de formas. Pronto
se extendió esta forma de moldear el vidrio y se convirtió en el
método generalizado para moldear vasijas hasta el siglo XIX. El
elemento fundamental consiste en un tubo o caña de hierro de
1,20 m de largo, con una boquilla en uno de los extremos. El
soplador de vidrio o artesano vidriero toma una pequeña cantidad de la
pasta vítrea con el extremo de la caña de soplar y le da una forma
más o menos cilíndrica haciéndola girar sobre una plancha de hierro
colado que, a su vez, la enfría un poco. Después empieza a soplar a
través de la caña para formar una burbuja con la masa vítrea y
obtener a partir de ella la forma y el espesor deseados, moldeando y
recalentando constantemente la masa junto a la puerta del horno. Para
obtener formas más refinadas se utilizan herramientas sencillas, como
tijeras, pinzas (pucellas) y espátulas, y el artesano suele
sentarse en una silla especial para el soplado, con largos posabrazos
para poder apoyar la caña de hierro. También se usan moldes para dar
forma al vidrio soplado. Pueden ser medios moldes, que sirven de
plantilla para la masa y luego se quitan para continuar soplando hasta
alcanzar el tamaño deseado, o moldes enteros, dentro de los que se
sopla la masa vítrea para darle forma, tamaño y decoración. Pueden
añadirse piezas adicionales que se manipulan para formar picos, asas y
pies o para crear diseños decorativos. A una burbuja ya moldeada se le
da un toque de color sumergiéndola en una fusión vítrea de otro
color. Para obtener vidrio de varias capas se coloca la masa vítrea y
se le van fusionando de una en una varias capas de vidrio de diferentes
colores, y para su acabado y pulido se coloca la pieza junto a la boca
del horno, sobre una barra de hierro, y se retira la caña de soplar. En
1903 se inventó una máquina de soplado totalmente automática.
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Prensado En la antigüedad se utilizaba el prensado en la producción
de objetos colados para que el vidrio fundido se pegara perfectamente al
molde. Los artesanos árabes usaban sencillas prensas de mano para
fabricar pesas y sellos de vidrio. Los fabricantes europeos
redescubrieron esta técnica a finales del siglo XVIII, y la
utilizaron para hacer tapones de garrafas, pies de copas y otras piezas
de vajilla. En la década de 1820 se patentaron los primeros sistemas de
prensado totalmente mecánico. Consistían en el vertido en un molde del
vidrio fundido que, prensado por un émbolo, adquiría su forma final.
Tanto el molde como el émbolo podían tener diseños que quedaban
grabados en la pieza.
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Estirado
El vidrio fundido puede ser estirado en el horno para
conseguir tubos, láminas y varillas de vidrio con un corte uniforme.
Los tubos se obtienen estirando una masa cilíndrica de vidrio
semifluido al mismo tiempo que se aplica un chorro de aire en el centro
del cilindro.
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Laminado
En un principio las láminas de vidrio y, en particular las lunas,
se conseguían mediante el vertido de vidrio fundido sobre una
superficie plana, efectuando un posterior alisado con rodillo y un
acabado final puliendo ambas caras. Hoy se fabrican mediante un alisado
continuo con un rodillo laminador doble.
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Recocido
Después de dar forma a un objeto de vidrio, éste pasa por el
recocido, que suprime las tensiones que hayan podido originarse durante
el enfriamiento (véase Recocido). Esas tensiones internas se
suprimen recalentando el vidrio a una temperatura muy alta y
enfriándolo después muy despacio para evitar nuevas tensiones. Pero
también pueden producirse ciertas tensiones intencionadamente para
conferirle resistencia. Dado que el vidrio se rompe por las tensiones
longitudinales que se originan con un rasguño infinitesimal de la
superficie, al comprimirse dicha superficie se aumenta la cantidad de
tensión longitudinal que el vidrio puede resistir antes de romperse.
Mediante el método llamado temple se comprime la superficie calentando
el vidrio hasta un estado casi plástico y luego se enfría rápidamente
con un golpe de aire o sumergiéndolo en un baño líquido. La
superficie se endurece de forma inmediata; la contracción subsiguiente
de las partes internas, que se enfrían más lentamente, ejerce la
compresión. Mediante dicho método se pueden obtener compresiones de
superficie de piezas de gran grosor cercanas a los 2.460 kg/cm2.
También se han desarrollado métodos químicos para aumentar la
resistencia: procesos de intercambio de iones mediante los cuales se
altera la composición o estructura de la superficie del vidrio
provocando la compresión. Mediante métodos químicos puede obtenerse
una resistencia superior a los 7.000 kg/cm2.
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Bibliografia:
Enciclopedia Microsoft Encarta
2000. Microsoft Corporation,
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