Vidrio y fibra óptica

Materias primas. Componentes. Propiedades. Tipos. Pyrex. Proceso de fabricación

  • Enviado por: Saori Kido
  • Idioma: castellano
  • País: Chile Chile
  • 20 páginas

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Depto. de Ciencias

Química Común

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN

“Vidrio y Fibra Óptica”

El vidrio y sus materias primas

El vidrio es una sustancia inorgánica, amorfa (vítrea), transparente, dura y frágil que se forma gracias a la fundición de la sílice (Si O2), con la potasa (carbonato de potasio) o sosa (óxido de sodio). También se le conocen dos componentes minerales binarios: el anhídrido bórico (B2 O3) y el anhídrido fosfórico (P2 O5), los cuales tienen la propiedad de pasar desde el estado fundido a la temperatura ambiente sin cristalizar, haciendo amorfo al vidrio.

Las materias primas utilizadas para la fabricación del vidrio se dividen en cuatro grupos: vitrificantes, , fundentes, estabilizantes y accesorias.

Materias vitrificantes

Las materias vitrificantes son las que tienen la propiedad de pasar por la única acción del calor de la estructura cristalina ala amorfa: El punto de cristalización de estas materias corresponde a una temperatura en que la viscosidad es muy grande y, por lo tanto la movilidad molecular muy pequeña, lo que impide la cristalización: La materia vitrificante más común es la sílice introducida en forma de arena, que por si sola puede formar vidrio, aunque tiene el inconveniente que su punto de fusión es muy elevado (1720°C).

Materias fundentes

Las materias fundentes son las que se añaden a las vitrificantes para facilitar su fusión y aumentar al mismo tiempo el intervalo de temperatura durante el cual el vidrio puede ser ocupado. Los fundentes más utilizados son el carbonato y el sulfato sódico en una proporción tal que el peso de óxido introducido en la masa vítrea sea aprox. del 12 al 16% del total: El vidrio formado por materias vitrificantes y fundentes es fácil de atacar por los agentes atmosféricos y, en particular, por el agua.

Materias estabilizantes

Las materias estabilizantes se unen a las anteriores para obtener un vidrio más estable y más resistente; las más utilizadas son: Carbonato Calcico, Carbonato de Magnesio, Óxido de Bario( barita), Óxido de aluminio (alúmina) , Óxido de plomo (míneo y litargireo), Óxido de cinc y carbonato doble de calcio y magnesio (donomía).

En la masa vítrea la proporción del óxido de cal es del 7 al 12% ; la de los óxidos restantes es mucho menor :0,5 a 3% el de alumina 0,5a 4% el de magnesia ; 0,5 a 2% el de bario , y 0,1 a 1% el de manganeso .

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Materias accesorias

Las substancias se subdividen en : Afinantes; Decolorantes , Opalescentes y Colorantes.

  • Sustancias afinantes

Son las que a elevadas temperaturas producen fuetes desprendimientos gaseosos que al atravesar la masa fundida arrastran hacia la superficie pequeñas burbujas retenidas en la misma , absorben por difusión los gases disueltos y homogenizan la masa por los movimientos provocados.

Los afinates más corrientes son el anhídrido arsenioso, el antimonio, el nitrato sódico, el nitrato potásico, el sulfato sódico y el fluoruro cálcico.

  • Substancias decolorantes

Las materias decolorantes tienen como finalidad anular la coloración más o menos intensa introducida por el hierro que a entrado como impureza en las materias. Cuando el óxido de hierro se encuentra en forma de ferroso, el color del vidrio es azul, y cuando es ferrico, amarillo: EL color verde que presenta de ordinario corresponde a una mezcla de ambos óxidos.

Los principales decolorantes son: el bióxido de manganeso, el óxido de níquel y el selenio.

  • Substancias opalescentes

Las materias opalescentes son las que tienen la propiedad de quedar en suspensión en la masa de vidrio otorgándole opacidad; las más utilizadas son el fluoruro de calcio, la criolita y el fluocilicato sódico.

  • Substancias colorantes

Las materias colorantes son las que producen una coloración especial en el vidrio. Su número es incontable.

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Introducción

En este trabajo de investigación trataremos un tema muy relevante en lo que ha

química se refiere, específicamente hablaremos del compuesto inorgánico del vidrio. Para

iniciar este expondremos cuales son las principales materias primas con las que se fabrica

el vidrio y en qué influyen en la estructura del producto final.

Como segunda parte, mostraremos gran parte de lo que corresponde a la industria

del vidrio, las utilidades que se le dan en la actualidad y nombraremos algunos de los

tipos de vidrio que existen, como el borosilicato, el soluble, vidrio al plomo, entre otros.

Incluimos, también, algunos aspectos sobre la fibra óptica, refiriéndonos en qué

consiste, en sus características y los principales usos se le dan hoy en día.

Como último punto, se aprecia un esquema diferenciando al vidrio común del vidrio

Pyrex, con sus características y los servicios que da para diversas actividades.

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Conclusión

Después de haber realizado este trabajo, se pueden deducir mucho hechos y

situaciones con respecto a la utilización del vidrio y de la fibra óptica.

Entre algunos aspectos se considera que el vidrio es muy importante en

actividades, ya sean de tipo domésticas o industriales, debido a que sirven

como instrumento para efectuar determinadas tareas y, que gracias ha él es

posible realizarlas con mayor precisión y exactitud. Permite, también, habilitar

la protección del personal, en el caso que se esté trabajando con algún

elemento que perjudique al organismo o lo exponga a algún tipo de peligro.

Además, gracias al vidrio, es factible construir elementos que ayuden al

desarrollo de la ciencia en general, como es el caso de los implementos de

laboratorio, lentes de telescopios, etc. Asimismo, permite la fabricación de

utensilios indispensables para la vida diaria, como por ejemplo en la

infraestructura de edificios y casas donde se usa el vidrio para ventanas, para

envasar bebidas en botellas, entre muchos otros usos.

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Por su parte, la fibra óptica también juega un rol importante en los

acontecimientos de hoy en día. Esto se demuestra a través de las múltiples

utilizaciones que se le dan en la actualidad, como son la trasmisión de

información. Gracias a ella, es viable que ahora sea más fácil y ágil la llegada

de ésta, puesto que como hoy la vida se ha vuelto tan acelerada, las noticias y

acontecimientos que ocurren en el mundo, ahora se saben en unos cuantos

segundos.

Es por esta y muchas otras razones que el vidrio y la fibra óptica son tan

importantes para la vida del ser humano, puesto que de él dependen muchos

de los objetos que utilizamos para vivir y para conocer el mundo de mejor

manera.

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Diferencias entre el vidrio común y el Pyrex

  • Vidrio Común

Se caracteriza por :

      • - Ser amorfo (al romperse su superficie queda dispareja e imperfecta).

- Ser frágil.

- Ser poseer sílice en mayor cantidad.

- Ser trasparente.

  • Vidrio Pyrex

Se caracteriza por:

- Ser mucho más opaco que el vidrio común.

- Poseer en su estructura un 30% de bórax (compuesto químico de fórmula

Na2B4O7 · 10H2O (tetraborato de sodio decahidratado).

- Ser mucho más duro y resistente que el vidrio común.

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Bibliografía

  • Enciclopedia Salvat. Ciencia y Tecnología

Edición 1964, Editorial Salvat S.A.

Tomo 6, Sección Fibra Óptica

Tomo 14, Sección Vidrio

  • Enciclopedia Microsoft Encarta `98

Sección: - Industria del Vidrio

- Bórax

  • Norma Diccionario Enciclopédico Ilustrado

Edición 1991. Editorial Norma S.A.

Tomo 6. Vidrio

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Í N D I C E

Contenidos Página

  • Introducción .............................................. 1

  • El vidrio y sus

materias primas .............................................. 2

  • Industria del

Vidrio .............................................. 4

  • Propiedades

del vidrio .............................................. 6

  • Fabricación

del vidrio .............................................. 7

  • Tipos de vidrio

Comercial ............................................... 8

  • Otro tipos de

Vidrio .............................................. 12

  • Fibra

Óptica ............................................... 13

  • Diferencias

Entre el vidrio

Común y el Pyrex .............................................. 15

  • Conclusión .............................................. 16

  • Bibliografía ............................................... 18

Fibra Óptica

Fibra o varilla de vidrio (u otro material transparente con un índice de refracción alto) que se emplea para transmitir luz. Cuando la luz entra por uno de los extremos de la fibra, se transmite con muy pocas pérdidas incluso aunque la fibra esté curvada.

Las fibras ópticas son usadas para conducir distintos elementos, a través de su estructura. El principio en que se basa la transmisión de luz por la fibra es la reflexión interna total; la luz que viaja por el centro o núcleo de la fibra incide sobre la superficie externa con un ángulo mayor que el ángulo crítico, de forma que toda la luz se refleja sin pérdidas hacia el interior de la fibra. Así, la luz puede transmitirse a larga distancia reflejándose miles de veces. Para evitar pérdidas por dispersión de luz debida a impurezas de la superficie de la fibra, el núcleo de la fibra óptica está recubierto por una capa de vidrio con un índice de refracción mucho menor; las reflexiones se producen en la superficie que separa la fibra de vidrio y el recubrimiento.

La aplicación más sencilla de las fibras ópticas es la transmisión de luz a lugares que serían difíciles de iluminar de otro modo, como la cavidad perforada por la turbina de un dentista. También pueden emplearse para transmitir imágenes; disponiendo de un fibra para cada pequeño elemento de una imagen, un haz de fibras transmitiría una imagen completa de modo que estuviera libre de muchas de las restricciones características de los sistemas ópticos convencionales, en este caso se utilizan haces de varios miles de fibras muy finas, situadas exactamente una al lado de la otra y pulidas en forma óptica en sus extremos. Cada punto de la imagen proyectada sobre un extremo del haz se reproduce en el otro extremo, con lo que se reconstruye la imagen, que puede ser observada a través de una lupa. La transmisión de imágenes se utiliza mucho en instrumentos médicos para examinar el interior del cuerpo humano y para efectuar cirugía con láser, en sistemas de reproducción mediante facsímil y fotocomposición, en gráficos de ordenador o computadora y en muchas otras aplicaciones.

Las fibras ópticas también se emplean en una amplia variedad de sensores, que van desde termómetros hasta giroscopios. Su potencial de aplicación en este campo casi no tiene límites, porque la luz transmitida a través de las fibras es sensible a numerosos cambios ambientales, entre ellos la presión, las ondas de sonido y la deformación, además del calor y el movimiento. Las fibras pueden resultar especialmente útiles cuando los efectos eléctricos podrían hacer que un cable convencional resultara inútil, impreciso o incluso peligroso. También se han desarrollado fibras que transmiten rayos láser de alta potencia para cortar y taladrar materiales.

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Hoy en día, la fibra óptica se utiliza cada vez más en las redes comunicacionales, debido a que las ondas de luz tienen una frecuencia alta y la capacidad de una señal para transportar información aumenta con la frecuencia. En este ámbito, se emplean sistemas de láser con fibra óptica. Hoy funcionan muchas redes de fibra para comunicación a larga distancia, que proporcionan conexiones transcontinentales y transoceánicas. Una ventaja de los sistemas de fibra óptica es la gran distancia que puede recorrer una señal antes de necesitar un repetidor para recuperar su intensidad. En la actualidad, los repetidores de fibra óptica están separados entre sí unos 100 km, frente a aproximadamente 1,5 km en los sistemas eléctricos. Los amplificadores de fibra óptica recientemente desarrollados pueden hacer esta distancia mucho más extensa.

Otra aplicación cada vez más extendida de la fibra óptica son las redes de área local. Al contrario que las comunicaciones de larga distancia, estos sistemas conectan a una serie de abonados locales con equipos centralizados como computadores o impresoras. Este sistema aumenta el rendimiento de los equipos y permite hacer más ágil la incorporación a la red de nuevos usuarios. El desarrollo de nuevos componentes electroópticos y de óptica integrada aumentará aún más la capacidad de los sistemas de fibra.

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Industria del Vidrio

El vidrio se puede encontrar en la naturaleza como obsidiana, un material volcánico, o en los inexplicables objetos conocidos como tectitas. El vidrio es una sustancia amorfa porque no es considera ni como sólido ni líquido, sino que se encuentra en un estado vítreo en el que las unidades moleculares, aunque están distribuidas en 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 moldeable 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 artículo trataremos algunos tipos de vidrio con características comercialmente útiles en cuanto a trasparencia, índice de refracción, color, entre otros aspectos.

El principal ingrediente del vidrio es la sílice (Si O2), obtenida a partir de arena, pedernal o cuarzo. Para formar el vidrio, la sílice es fundida a altas temperaturas. 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. 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.

Existen diversos tipos de vidrio, los cuales son formados al ser tratados con otros elementos, lo que produce que el vidrio cambie su estructura y propiedades. Estos son algunos de ellos.

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Vidrio Soluble y Sodocálcico

El vidrio de elevado contenido en sodio que puede disolverse en agua para formar un líquido viscoso se denomina vidrio soluble y se emplea como barniz refractario en ciertos objetos y como sellador. La mayor parte del vidrio producido presenta una elevada concentración de sodio y calcio en su composición; se conoce como vidrio sodocálcico y se utiliza para fabricar botellas, cristalerías de mesa, ampolletas, vidrios de ventana y vidrios laminados.

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 (cristales de imitación). 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 tiene entre sus componentes fundamentales al bórax, junto con sílice y álcali. Se caracteriza 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.

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Propiedades del vidrio

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.

Algunos componentes distintos

Entre los componentes típicos del vidrio están los residuos de vidrio de composición similar, que potencian su fusión y homogeneización. A menudo se añaden elementos de afino, como arsénico o antimonio, para desprender pequeñas burbujas durante la fusión.

Propiedades físicas

Según su composición, algunos vidrios pueden fundir a temperaturas de sólo 500°C; en cambio, otros necesitan 1.650°C. La resistencia a la tracción, que suele estar entre los 3.000 y 5.500 N/cm2, puede llegar a los 70.000 N/cm2 si el vidrio recibe un tratamiento especial. La densidad relativa (densidad con respecto al agua) va de 2 a 8, es decir, el vidrio puede ser más ligero que el aluminio o más pesado que el acero. Las propiedades ópticas y eléctricas también pueden variar mucho.

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Fabricación del Vidrio

Mezcla y fusión

Después de una cuidadosa medida y preparación, las materias primas se mezclan y se someten a una fusión inicial antes de aplicarles todo el calor necesario para la vitrificación. En las industrias modernas, la mayor parte del vidrio se funde en grandes calderos. Estos calderos pueden contener más de 1.000 toneladas de vidrio y se calientan con gas, fuel-oil o electricidad. Las materias primas se introducen de forma continua por una abertura situada en un extremo del caldero y el vidrio fundido, afinado y templado, sale por el otro extremo. En unos grandes crisoles o cámaras de retención, el vidrio fundido se lleva a la temperatura a la que puede ser trabajado y, a continuación, la masa vítrea se transfiere a las máquinas de moldeo.

Las operaciones que sufren las materias primas una vez molidas antes de entrar en el horno de fusión pueden resumirse en dos: pesadas y mezclas.

La pesada exacta de la composición es el punto más importante para obtener una buena calidad de vidrio; en este campo se han realizado grandes progresos. La capacidad de las básculas debe adaptarse a las cantidades que se han de pesar, ya que el error que se comete es proporcionar a su capacidad y no al peso efectuado.

Las transformaciones sucesivas que sufren la composición en los hornos, se puede resumir en lo siguiente:

  • Descomposición de los carbonatos alcalinotérreos con los consiguientes desprendimientos de gases

  • Formación de eutécticos.

  • Fusión de sales.

  • Reacción de los fundentes con la sílice con nuevos desprendimientos gaseosos.

  • Incorporación de los óxidos alcalinotérreos en la masa fundida.

  • Homogenización del producto formado.

El horno más utilizado para la fusión del vidrio es el de cuba de tipo Siemens con cámaras de regeneración situada a ambos lados del horno, con ladrillos refractarios en su interior que forman un emparrillado. Los humos resultantes de la combustión pasan a través de las cámaras de uno de los lados del horno, calentando los ladrillos de la misma durante un tiempo que suele oscilar de 15 a 30 minutos. El calor almacenado en estas cámaras se aprovecha luego para calentar el aire que ha de servir para la combustión, repitiéndose el ciclo en forma regular.

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Es decir, que en cada momento, las cámaras de uno de los lados se están calentado por los humos, a la vez que las del otro se enfrían calentando el aire de combustión. La capacidad de los hornos es variable (entre 5 a 1500 t.)

En todo horno se pueden distinguir tres zonas en donde se efectúa la fusión de las diversas materias a una temperatura de 1500° C, fusión, afinado y trabajo.

En el afinado, se eliminan las burbujas gaseosas que no tuvieron fuerza ascensional suficiente durante la fusión para ganar la superficie libre del vidrio. Por último, en la zona de trabajo, se acondiciona el vidrio para darle su forma definitiva (moldeado)

Moldeado

Los principales métodos empleados para moldear el vidrio son el colado, el soplado, el prensado, el estirado y el laminado. Todos estos procesos son antiguos, pero han sufrido modificaciones para poder producir vidrio con fines industriales. Por ejemplo, se han desarrollado procesos de colado por centrifugado en los que el vidrio se fuerza contra las paredes de un molde que gira rápidamente, lo que permite obtener formas precisas de poco peso, como tubos de televisión. También se han desarrollado máquinas automáticas para soplar el vidrio.

Vidrio tensionado

Es posible añadir tensiones de modo artificial para dar resistencia a un artículo de vidrio. Como el vidrio se rompe como resultado de esfuerzos de arrastre que se originan con un mínimo arañazo de la superficie, la compresión de ésta aumenta el esfuerzo de tracción que puede soportar el vidrio antes de que se produzca la ruptura. Un método llamado temple térmico comprime la superficie calentando el vidrio casi hasta el punto de reblandecimiento y enfriándolo rápidamente con un chorro de aire o por inmersión en un líquido. La superficie se endurece de inmediato, y la posterior contracción del interior del vidrio, que se enfría con más lentitud, tira de ella y la comprime. Con este método pueden obtenerse compresiones de superficie de hasta 24.000 N/cm2 en piezas gruesas de vidrio. También se han desarrollado métodos químicos de reforzamiento en los que se altera la composición o la estructura de la superficie del vidrio mediante intercambio iónico. Este método permite alcanzar una resistencia superior a los 70.000 N/cm2

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Tipos de vidrio comercial

La amplia gama de aplicaciones del vidrio ha hecho que se desarrollen numerosos tipos distintos.

Vidrio de ventana

El vidrio de ventana, que ya se empleaba en el siglo I d.C., se fabricaba utilizando moldes o soplando cilindros huecos que se cortaban y aplastaban para formar láminas. En el proceso de corona, técnica posterior, se soplaba un trozo de vidrio dándole forma de globo aplastado o corona. La varilla se fijaba al lado plano y se retiraba el tubo de soplado. La corona volvía a calentarse y se hacía girar con la varilla; el agujero dejado por el tubo se hacía más grande y el disco acababa formando una gran lámina circular. La varilla se partía, lo que dejaba una marca. En la actualidad, casi todo el vidrio de ventana se fabrica de forma mecánica estirándolo desde una piscina de vidrio fundido. En el proceso de Foucault, la lámina de vidrio se estira a través de un bloque refractario ranurado sumergido en la superficie de la piscina de este material y se lleva a un horno vertical de recocido, de donde sale para ser cortado en hojas.

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.

El método tradicional de eliminar esos defectos ha sido emplear vidrio laminado bruñido y pulimentado, conocido como vidrio de placa. Éste se produjo por primera vez en Saint Gobain (Francia) en 1668, vertiendo vidrio en una mesa de hierro y aplanándolo con un rodillo. Después del recocido, la lámina se bruñía y pulimentaba por ambos lados Hoy, el vidrio de placa se fabrica pasando el material vítreo de forma continua entre dobles rodillos situados en el extremo de un crisol que contiene el material fundido. Después de recocer la lámina en bruto, ambas caras son acabadas de forma continua y simultánea.

En la actualidad, el bruñido y el pulimentado están siendo sustituidos por el proceso de vidrio flotante, más barato. En este proceso se forman superficies planas en ambas caras haciendo flotar una capa continua de vidrio sobre un baño de estaño fundido. La temperatura es tan alta que las imperfecciones superficiales se eliminan por el flujo del vidrio. La temperatura se hace descender poco a poco a medida que el material avanza por el baño de estaño y, al llegar al extremo, el vidrio pasa por un largo horno de recocido.

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En arquitectura se emplea vidrio laminado sin pulir, a menudo con superficies figurativas producidas por dibujos grabados en los rodillos. El vidrio de rejilla, que se fabrica introduciendo tela metálica en el vidrio fundido antes de pasar por los rodillos, no se astilla al recibir un golpe. El vidrio de seguridad, como el utilizado en los parabrisas de los automóviles o en las gafas de seguridad, se obtiene tras la colocación de una lámina de plástico transparente (polivinilbutiral) entre dos láminas finas de vidrio de placa. El plástico se adhiere al vidrio y mantiene fijas las esquirlas incluso después de un fuerte impacto.

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, se deja caer vidrio fundido en un molde estrecho invertido y se presiona con un chorro de aire hacia el extremo inferior del molde, que corresponde al cuello de la botella terminada. Después, un desviador desciende sobre la parte superior del molde, y un chorro de aire que viene desde abajo y pasa por el cuello da la primera forma a la botella. Esta botella a medio formar se sujeta por el cuello, se invierte y se pasa a un segundo molde de acabado, en la que otro chorro de aire le da sus dimensiones finales. En otro tipo de máquina que se utiliza para recipientes de boca ancha, se prensa el vidrio en un molde con un pistón antes de soplarlo en un molde de acabado. Los tarros de poco fondo, como los empleados para cosméticos, son prensados sin más.

Vidrio óptico

La mayoría de los vidrios ópticos que se utilizan en lentes, 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.

En los últimos años se ha adoptado un método para la fabricación continua de vidrio en tanques revestidos de platino, con agitadores en las cámaras cilíndricas de los extremos (llamadas homogeneizadores). Este proceso produce cantidades mayores de vidrio óptico, con menor coste y mayor calidad que el método anterior. Para las lentes sencillas se usa cada vez más el plástico en lugar del vidrio. Aunque no es tan duradero ni resistente al rayado como el vidrio, es fuerte y ligero y puede absorber tintes.

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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.

Vitrocerámica

En los vidrios que contienen determinados metales se produce una cristalización localizada al ser expuestos a radiación ultravioleta. Si se calientan a temperaturas elevadas, estos vidrios se convierten en vitrocerámica, que tiene una resistencia mecánica y unas propiedades de aislamiento eléctrico superiores a las del vidrio ordinario. Este tipo de cerámica se utiliza en la actualidad en utensilios de cocina, conos frontales de cohetes o ladrillos termorresistentes para recubrir naves espaciales. Otros vidrios que contienen metales o aleaciones pueden magnetizarse, son resistentes y flexibles y resultan muy útiles para transformadores eléctricos de alta eficiencia.

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.

Una vez tejida para formar telas, la fibra de vidrio resulta ser un excelente material para cortinas y tapicería debido a su estabilidad química, solidez y resistencia al fuego y al agua. Los tejidos de fibra de vidrio, sola o en combinación con resinas, constituyen un aislamiento eléctrico excelente. Impregnando fibras de vidrio con plásticos se forma un tipo compuesto que combina la solidez y estabilidad química del vidrio con la resistencia al impacto del plástico. Otras fibras de vidrio muy útiles son las empleadas para transmitir señales ópticas en comunicaciones informáticas y telefónicas mediante la nueva tecnología de la fibra óptica, en rápido crecimiento.

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Otros tipos de vidrio

Los paveses de vidrio son bloques de construcción huecos, con nervios o dibujos en los lados, que se pueden unir con argamasa y utilizarse en paredes exteriores o tabiques internos.

La espuma de vidrio, empleada en flotadores o como aislante, se fabrica añadiendo un agente espumante al vidrio triturado y calentando la mezcla hasta el punto de reblandecimiento. El agente espumante libera un gas que produce una multitud de pequeñas burbujas dentro del vidrio.

En la década de 1950 se desarrollaron fibras ópticas que han encontrado muchas aplicaciones en la ciencia, la medicina y la industria. Si se colocan de forma paralela fibras de vidrio de alto índice de refracción separadas por capas delgadas de vidrio de bajo índice de refracción, es posible transmitir imágenes a través de las fibras. Los fibroscopios, que contienen muchos haces flexibles de estas fibras, pueden transmitir imágenes a través de ángulos muy cerrados, lo que facilita la inspección de zonas que suelen ser inaccesibles. Las aplicaciones de la fibra óptica rígida, como lupas, reductores y pantallas también mejoran la visión. Empleadas en combinación con láseres, las fibras ópticas son hoy cruciales para la telefonía de larga distancia y la comunicación entre computadores.

El vidrio láser es vidrio dopado con un pequeño porcentaje de óxido de neodimio, y es capaz de emitir luz láser si se monta en un dispositivo adecuado y se `bombea' con luz ordinaria. Está considerado como una buena fuente láser por la relativa facilidad con que pueden obtenerse pedazos grandes y homogéneos de este vidrio.

Los vidrios dobles son dos láminas de vidrio de placa o de ventana selladas por los extremos, con un espacio de aire entre ambas. Para su construcción pueden usarse varios tipos de selladores y materiales de separación. Empleados en ventanas, proporcionan un excelente aislamiento térmico y no se empañan aunque haya humedad.

En la década de 1980 se desarrolló en la Universidad de Florida (Estados Unidos) un método para fabricar grandes estructuras de vidrio sin utilizar altas temperaturas. La técnica, denominada de sol-gel, consiste en mezclar agua con un producto químico como el tetrametoxisilano para fabricar un polímero de óxido de silicio; un aditivo químico reduce la velocidad del proceso de condensación y permite que el polímero se constituya uniformemente. Este método podría resultar útil para fabricar formas grandes y complejas con propiedades específicas.

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