Vidrios

Materiales. Estructura atómica. Defectos. Propiedades físicas. Químicas. Mecánicas. Ópticas. Térmicas. Eléctricas. Tipos. Boro silicato. Botella. Cristal. Sílice. Densidad. Viscosidad. Corrosión. Torsión. Tensión. Compresión. Usos. Investigación

  • Enviado por: Scabisan
  • Idioma: castellano
  • País: México México
  • 20 páginas
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PREFACIO

El presente trabajo tiene como objetivo principal dar a comprender las propiedades del vidrio y su comportamiento; así como que quién llegue a leer esta investigación comprenda lo útil que son los vidrios en la vida cotidiana.

Se abarcarán apartados con las propiedades tanto físicas, como químicas y demás con importancia acerca de los vidrios; posteriormente se hablará de aplicaciones y usos a futuro resaltando un tipo de vidrio en especial que es el vidrio uviol.

El trato sobre el vidrio uviol es breve ya que la información existente acerca de esta clase de material es poca, solamente se es mencionado su uso y comparaciones con respecto a otros materiales, más no existen fuentes que expresen sus propiedades exactas.

En la vida cotidiana los vidrios pueden convertirse en un material con el cual tenemos contacto siempre, sin excepción, tanto que las personas entienden muy bien los tipos de cuidados que se deben tener con artículos hechos de estos materiales y se podría decir que intuitivamente se entienden sus características y debido a eso tomen cuidados. Esta investigación servirá para que una persona común y corriente pueda entender incluso hasta las aplicaciones ya que esta hecho en un lenguaje al nivel de un estudiante universitario.

1. GENERALIDADES DE LOS VIDRIOS.

Los vidrios son materiales cerámicos no cristalinos; se denominan como materiales amorfos (desordenados o poco ordenados), inorgánicos, de fusión que se ha enfriado a una condición rígida sin cristalizarse. El vidrio es una materia inerte compuesta principalmente de silicatos. Es duro y resistente al desgaste, a la corrosión y a la compresión.

Anteriormente la materia prima para la fabricación del vidrio eran solamente las arcillas. Con el paso del tiempo se fueron implementando nuevos elementos a la fabricación del vidrio para obtener diferentes tipos.

En la actualidad muchos materiales desempeñan un papel importante, pero las arcillas siguen siendo fundamentales.

  • ESTRUCTURA ATOMICA

  • Las estructuras vítreas se producen al unirse los tetraedros de sílice u otros grupos iónicos, para producir una estructura reticular no cristalina, pero sólida (figura 1).

    'Vidrios'

  • ÓXIDOS FORMADORES DE VIDRIOS

  • º, los tetraedros SiO4 se encuentran fusionados compartiendo vértices en una disposición regular produciendo un orden de largo alcance. En un vidrio corriente de sílice los tetraedros están unidos por vértices formando una red dispersa sin orden de largo alcance.

    El óxido de boro B2O3, es un óxido formador de vidrio y forma sub-unidades que son triángulos planos con el átomo de boro ligeramente fuera del plano de los átomos de oxigeno. No obstante, en los vidrios de boro silicato a los que han adicionado óxidos alcalinos y alcalinotérreos, los triángulos de óxido de BO3- pueden pasar a tetraedros BO4-, en los que los cationes alcalinos y alcalinotérreos proporcionan la electro neutralidad necesaria. El óxido de boro es un aditivo importante para muchos tipos de vidrios comerciales, como vidrios de boro silicato y aluminio boro silicato. El óxido alumínico también es un óxido formador.

  • ÓXIDOS MODIFICADORES DE VIDRIOS

  • Los óxidos que rompen la red de vidrio se conocen como modificadores de red. Óxidos alcalinos como Na2O y K2O y óxidos alcalinotérreos como CaO y MgO son incorporados a los vidrios de sílice para reducir su viscosidad y así conseguir trabajar y modelar más fácilmente. Los átomos de oxígeno de estos óxidos entran en la red de la sílice en los puntos de unión de los tetraedros, rompiendo el entramado y produciendo átomos de oxigeno con un electrón desapareado. Los iones Na+ y K+ del Na2O y K2O no entran en la red pero permanecen como iones metálicos enlazados iónicamente en intersticios de la red. Estos iones promueven la cristalización del vidrio al llenarse algunos de los intersticios.

  • ÓXIDOS INTERMEDIARIOS EN VIDRIOS

  • Algunos óxidos no pueden formar vidrios por sí mismos, pero pueden incorporarse a una red existente. Estos óxidos son conocidos como: óxidos intermediarios. Los óxidos intermedios son adicionados al vidrio de sílice para obtener propiedades especiales. Por ejemplo, los vidrios de aluminio silicato pueden resistir mayores temperaturas que el vidrio común. El óxido de plomo es otro óxido intermediario que se incorpora a algunos vidrios de sílice. Dependiendo de la composición del vidrio, hay óxidos intermedios que deben actuar a veces como modificadores de la red, y otras como parte constitutiva de la red del vidrio.

  • TIPOS DE IMPERFECCIONES

  • Las Imperfecciones que presentan los vidrios, originadas en su proceso de obtención. Son normalmente causados por el hombre y estos son defectos de afino, homogeneidad, vitrificación y recocido.

    Después de una ardua búsqueda se pudimos determinar que los 2 defectos son por masa o superficiales. Y clasificando dichos defectos se obtiene lo siguiente:

  • DEFECTOS POR MASA

    • ESCORIAS

    Son los granos de cualquier sustancia contenida en el vidrio y que no se han fundido en el curso de la fabricación. Pueden ser granos de materias primas que por un defecto de fusión no han salido del estado sólido o pueden ser cuerpos extraños.

    • VETAS

    Son causadas por la falta de homogeneidad del vidrio, debida a diferencias de composición o de enfriamiento. Se clasifican según la forma de presentarse (ondas, hilos y estrías).

    • BURBUJAS

    Son espacios gaseosos en el interior del vidrio y tienen forma esférica, ovoidal o lenticular según el procedimiento de fabricación.

  • DEFECTOS SUPERFICIALES

    • PICADURAS

    Es causado cuando un grano del abrasivo grueso utilizado ha hecho una erosión profunda que no se elimina ni con el pulido.

    • RAYADO

    Defecto producido por deficiencias en el pulido o como causa de roces con cuerpos duros durante el almacenado o en el transporte.

    • AGUAS

    Se encuentra en los vidrios planos no pulidos, a causa de la imperfección en lo plano de las superficies.

    • MERMAS O CRECES

    Defectos o excesos de dimensiones en los vidrios moldeados.

    • REBABAS

    Imperfecciones causadas por el mal encaje en las juntas de los moldes en el momento de la fabricación.

    • GRIETAS

    Fisuras de diferentes longitudes y profundidades, causadas principalmente por el enfriamiento radical bruto a partir de una temperatura inferior al punto de reblandecimiento o bien por la presión excesiva del émbolo en productos moldeados.

    2. PROPIEDADES FISICAS

    2.1 COLOR

    En cuestiones del color en los vidrios, el color es originado por los elementos que se agregan en el proceso de fusión, llamados colorantes (Tabla 1).

    ELEMENTO

    COLOR

    Óxido de cobalto

    Rojo azulado

    Óxido ferroso

    Azul

    Óxido férrico

    Amarillo

    Óxido de cromo

    Verde grisáceo

    Trióxido de cromo

    Amarillo

    Óxido de cobre

    Verde azulado

    Óxido de uranio

    Verde amarillento fosforescente

    Selenio elemental

    Rosa

    Sulfuro de cadmio coloidal

    Amarillo

    Tabla 1. Elementos que dan coloración al vidrio.

    2.2 TEXTURA

    La superficie de los vidrios puede variar en cuestiones de brillo, esto depende del proceso de fundido en el que se haya quedado. Un vidrio completamente fundido presenta un brillo, porque el vidrio se nivela y aplana cuando se funde, formando una superficie extremadamente lisa, dicha homogeneidad es una muy buena característica del material pues lo hace mas fácil de limpiar.

    Cuando un vidrio no se funde completamente en el proceso de cocción o en su defecto su viscosidad es todavía alta, la superficie resulta ser rugosa y por lo tanto con tendencia a mate; el vidrio mate es a la vez opaco por el defecto en la aspereza de su superficie haciendo que no haya transparencia.

    El vidrio mate puede hacerse a propósito si se somete al vidrio a un enfriado lento. Los vidrios mate son muy atractivos para usos artesanales, con la única ventaja que son difíciles de limpiar.

  • PESO

  • El peso en los vidrios difiere de acuerdo a su composición de los vidrios típicos según su uso (tabla 2).

    Vidrios

    SiO2

    Al2O3

    CaO

    Na2O

    B2O3

    MgO

    PbO

    Otros

    Sílice Fundido

    99

    Vycor

    96

    4

    Pyrex

    81

    2

    4

    12

    Jarras de vidrio

    74

    1

    5

    15

    4

    Vidrio para ventana

    72

    1

    10

    14

    2

    Vidrio Plano

    73

    1

    13

    13

    Focos

    74

    1

    5

    16

    4

    Fibras

    54

    14

    16

    10

    4

    Termómetro

    73

    6

    10

    10

    Vidrio de Plomo

    67

    6

    17

    10% K2O

    Cristal óptico

    50

    1

    19

    13% BaO, 8% K2O, ZnO

    Vidrio óptico

    70

    8

    10

    2% BaO, 8% K2O

    Fibras de vidrio - F

    55

    15

    20

    10

    Fibras de vidrio -S

    65

    25

    10

    Tabla 2. Composición de vidrios típicos (en porcentaje en peso)

  • 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 (ver apéndice 2).

  • TIPOS DE VIDRIO

    • VIDRIOS DE BORO SILICATO

    La sustitución de óxidos alcalinos por óxido de boro en la red vítrea de la sílice da lugar a vidrios de más baja expansión. Cuando el B2O3 entra en la red de la sílice debilita su estructura y reduce considerablemente el punto de reblandecimiento de los vidrios de sílice. El efecto de debilitamiento se atribuye a la presencia de boros tri-coordinados planares. Los virios boro-silicatados (vidrios pyrex) se usan para equipos de laboratorio, tuberías, material de cocina, como equipo para procesos químicos, hornos y faros de lámparas reflectoras.

    En la figura 2 se muestra la temperatura de templado de un vidrio pyrex contra el tiempo. Cuando la temperatura y el tiempo son bajos, en la figura se indica con puntos, y cuando tienen valores mayores, aparecen círculos cada vez más grandes. Esto quiere decir que, para el vidrio pyrex, cuando la temperatura de templado es alta y el tiempo largo, la diferencia entre el límite superior y el inferior es grande. El límite superior está determinado por la temperatura a la cual el vidrio es un líquido que fluye con facilidad. El límite inferior, también llamado punto de tensión, no está completamente definido, aunque lo han descrito como la temperatura a la que una pieza puede ser rápidamente enfriada sin que tenga una tensión permanente. Así, mientras más separados estén estos límites es mejor, porque el rango en el que podemos trabajar es mayor.

    'Vidrios'

    • VIDRIOS AL PLOMO

    El óxido de plomo es normalmente un modificador de la red de la sílice, pero además puede actuar como un formador de la red. Los vidrios al plomo con altos contenidos de óxido de plomo son de baja fusión y se utilizan para soldar vidrios de cierre herméticos. Los vidrios de alto contenido en plomo son usados para proteger de la radiación de alta energía y encuentra aplicación para ventanas de radiación, carcasas de lámparas fluorescentes y lámparas de televisión. Por sus altos índices de refracción, los vidrios al plomo se emplean para algunos vidrios ópticos y para algunos vidrios decorativos.

    • VIDRIOS DE BOTELLA

    De composición parecida a la del vidrio común, pero con cierto porcentaje de óxido de hierro.

    • 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.

    • VIDRIOS SÍLICO-SÓDICO-CÁLCICOS

    Los vidrios silico-sódico-calcicos utilizados en la construcción recibe este nombre porque tienen en su composición los siguientes elementos (figura 3):

    'Vidrios'

    Figura 3. Porcentajes de composición.

  • Sílice, un cuero vitrificante introducido en forma de arena (70 a 72%).

  • Sodio, un fundente en forma de carbonato y sulfato (aprox. 14%).

  • Cal, un estabilizante en forma de caliza (alrededor 10%).

  • Diversos óxidos, como los de aluminio y los de magnesio, que mejoran las propiedades físicas del vidrio sobre todo su resistencia a la acción de los agentes atmosféricos (alrededor 5%).

    • 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.

  • PRESENCIA EN LA NATURALEZA

  • Los vidrios en sí no son comunes de encontrarse en la naturaleza por sí solos, ya que para que exista un vidrio, tiene que existir un proceso de fabricación.

    Sin embargo sus materias primas, como lo son las arcillas son encontradas en mucha proporción en la tierra pues como anteriormente se mencionó, es el resultado del desgaste con el tiempo de la tierra, e incluso en algunos segmentos la arcilla estorba para procesos.

    En México hay muchas minas de arcillas, las responsables de la mayoría de la producción de vidrios en nuestro país. (Figura 4).

    'Vidrios'

    3. 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. (Figura 5).

    'Vidrios'

    Figura 5. Gráfica de aumentos y disminuciones

    De densidad de acuerdo al incremento en

    Porcentajes de sustancias componentes.

  • VISCOSIDAD

  • La viscosidad es definida como la propiedad de los fluidos que caracteriza su resistencia a fluir, debida al rozamiento entre sus moléculas; generalmente un material viscoso es aquel que es muy denso y pegajoso.

    La viscosidad en materia de vidrios es muy importante porque esta determinará la velocidad de fusión.

    La viscosidad es una propiedad de los líquidos, lo cual parecerá confuso para el estudio del vidrio, pero la realidad es que un vidrio es realmente un líquido sobre enfriado, lo cual significa es un líquido que llega a mayores temperaturas que la de solidificación. La viscosidad va variando dependiendo de los componentes del vidrio (figura 6). 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.

    'Vidrios'

    Figura 6. Variación de la viscosidad (en poises)

    A los 1000 °c, de acuerdo a la composición.

  • 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”

  • 4. PROPIEDADES MECANICAS

    4.1 TORSION

    La resistencia a la torsión de un material se define como su capacidad para oponerse a la aplicación de una fuerza que le provoque un giro o doblez en su sección transversal. Los vidrios en su estado sólido tienen 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 el sean adicionados.

    4.2 COMPRESION

    El vidrio tiene una resistencia a la compresión muy alta, su resistencia promedio a la compresión es de 1000 MPa; lo que quiere decir que para romper un cubo de vidrio de 1 cm por lado es necesaria una carga de aproximadamente 10 toneladas. La figura 7 indica los distintos porcentajes de compresibilidad para los distintos vidrios dependiendo de las temperaturas.

    'Vidrios'

    Figura 7. Gráfica de porcentajes de compresibilidad

    Dependiente de temperaturas en los diversos tipos de vidrios.

  • 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. Los vidrios generalmente presentan una resistencia a la tensión entre 3000 y 5500 N/cm2, aunque pueden llegar a sobrepasar los 70000 N/cm2 si el vidrio ha sido especialmente tratado.

  • 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 (Ver figura 8). La resistencia a la ruptura de flexión es casi de 40 Mpa (N/mm2) para un vidrio pulido y recocido de 120 a 200 Mpa (N/mm2) para un vidrio templado (según el espesor, forma de los bordes y tipos de esfuerzo aplicado). El elevado valor de la resistencia del vidrio templado se debe a que sus caras están situadas fuertemente comprimidas, gracias el tratamiento al que se le somete.

    'Vidrios'

    Figura 8. Vidrio sometido a flexión.

    5. 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. El prisma de color que se crea del otro lado del vidrio va del color rojo al color violeta, de los cuales los extremos dan lugar también a las luces no perceptibles por el ojo humano, infrarrojo y la ultravioleta. Es el color de la luz que “sale” del vidrio la cual pasa a través de este, y todos los demás colores del prisma son absorbidos por el vidrio, claro que, son vidrios muy particulares los cuales logran solamente dejar pasar la luz ultravioleta o la infrarroja, pero gracias a la tecnología actual se han logrado las condiciones precisas para lograr esto.

    6. PROPIEDADES TÉRMICAS

    • CALOR ESPECÍFICO

    Se define como el calor necesario para elevar una unidad de masa de un elemento un grado de temperatura. 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.

    7. 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.

    8. USOS ACTUALES DEL VIDRIO

    Los vidrios hoy en día se encuentran muy presentes en nuestra vida de manera radical debido a que se pueden observar con sólo echar un vistazo al propio entorno.

    Uno de los usos es para vidrio de ventana, botella, automóvil, etc.; para nuestro fin y tendencia del trabajo describiremos los usos actuales más importantes de acuerdo a nuestro material y los más importantes que se relacionan para así complementar el uso actual del material y su relación con la vida del ser humano.

    Como proyecto de materiales y después de haber estipulado las propiedades de los vidrios en general y sus diferentes clasificaciones se prosigue a exponer datos importantes sobre un material interesante por sus usos, el vidrio “UVIOL”.

    El vidrio uviol es ocupado en lámparas de uso médico principalmente en tratamientos dermatológicos debido a que en estos tipos de tratamientos es necesaria la presencia de radiaciones en longitudes de onda que ayuden en fines positivos para la piel.

    Una de las ventajas del vidrio uviol es que no es susceptible a las influencias de las radiaciones, la refracción y la coloración de las atribuciones externas, sólo permite la energía de los iones y el ultravioleta de los rayos del sol.

    El uviol es científicamente clasificado dentro de los vidrios foto-termo-refractivo (PTR). El uso en los invernaderos ayuda de manera positiva ya que se manifestó que las áreas expuestas al frió lo transforman para conservar la temperatura interna de dicho invernadero.

    Y ¿Cuál es la diferencia entre el la estructura de vidrio sulfato-fosfato?, pues este material muestra considerablemente una promesa sobre el estado sólido de los electrones en fuentes químicas de corrientes eléctricas, y la diferencias entre el uviol y el vidrio con estructura de sulfato-fosfato es que el uviol se manifiesta dentro de los rayos propiciados por el sol y el sulfato-fosfato por conducción de corriente eléctrica, claro esta que si los dos se usan para lo mismo, es obvio que proporcionaría mayor conductividad debido a que el PTR se encarga de conducción y conservación de temperatura y radiaciones solares, y en precios es mas conveniente el vidrio uviol.

    Dentro de los usos innovadores que abundan en nuestro entorno es la aplicación de los vidrios como parte de los dientes, por ello se hizo el estudio científico de todos los tipos de vidrios y su propiedad dentro de la humedad de la saliva humana, a lo que se llego la conclusión que el vidrio es fuerte medio para la utilización dentro de la boca del hombre y esto trajo como consecuencia que el uviol no es un material muy conveniente debido a que retendría cierta energía calorífica que afecte al ser humano, como puede ser la retención de calor que podría quemar hasta cierto punto, es por eso que se aplica mas los cationes K+ y Na+. Y esto ayuda al desempeño y el estudio de posibles mejoras en dentaduras para diferentes personas.

    Los vidrios en particular dentro de los típicos como son el silicato y el boro silicato tienen cierta tendencia a resistir radiación y la relación con la foto inducción que tenga el material como propiedad propia y a su vez con los demás tipos de vidrio ya sean de estructuras complejas, es decir, los vidrios en especial los de alta propiedad eléctrica pueden ser utilizados de acuerdo a su estructura interna, y da un gran paso al proceso del efecto invernadero debido al aprovechamiento que puede darse de la luz del sol e inclusive el propio fuego, que a su vez es aprovechada para así generar una energía, la cual se puede almacenar y tomar ventajas en temperaturas muy altas, para así tomar energía auxiliar para los efectos y necesidades en la temporada de invierno.

    Los vidrios de ventana son muy utilizados en grandes construcciones debido a que permiten el paso de la luz hacia el interior de los edificios y significan una economización de los recursos como lo es la luz eléctrica.

    La propiedad de resistencia a la presión del aire de los vidrios de ventana, logra que los vidrios resistan a grandes presiones, inclusive vientos de huracanes; el problema se presenta en su propiedad de resistencia a golpes, pues normalmente en un huracán los vidrios no son rotos por los vientos sino por fragmentos u objetos que son arrastrados por los vientos y aprovechan esta diferencia de propiedades físicas de los vidrios, como es el caso de la destrucción masiva de vidrios en cadena que se dio en el huracán Alicia, en la ciudad de Houston en 1983; donde grandes edificios perdieron miles de cristales e incluso gente resulto herida por el desprendimiento de miles de pequeños objetos en un edificio cercano al área de rascacielos.

    9. USOS FUTUROS

    Dentro de los usos futuros del vidrio uviol, se puede citar el ejemplo de mayor importancia que tiene dicho material que es el efecto de invernadero.

    La luz es un fenómeno electromagnético, que puede darse de variadas formas sin dejar de ser lo mismo; el calor es también "luz", llamado radiación infrarroja; cuando hablamos de ultravioleta, el color azul, microondas o señal de radio, estamos hablando de lo mismo. El vidrio es una sustancia transparente, pero no para todas las variedades de radiación. Por ejemplo ofrece una cierta resistencia al paso del infrarrojo dependiendo del material.

    En la tierra, la mayor parte de la luz que llega es visible, en un invernadero de vidrio la luz entra, y calienta el interior; ahora lo que era luz se transformó en calor, pero como el vidrio es opaco al calor radiante, este queda atrapado; por eso se calienta tanto un automóvil cerrado al sol: la luz entra, se transforma en calor, y no puede salir. El vapor de agua de la atmósfera, y principalmente el dióxido de carbono (CO2) actúan como los vidrios de un invernadero. Sin este abrigo nuestra tierra sería tan fría como los -30°c en promedio de Marte, que por casi carecer de efecto invernadero sufre una amplitud térmica de 50°c. Por otro lado, si abrigáramos demasiado la Tierra, podríamos llegar a sufrir los 425°c de Venus, producidos principalmente por su efecto de invernadero más que por su proximidad al Sol.

    Existe la problemática en los materiales vidrios en general, sobre todo en el uviol por ser parte de invernaderos, de la exposición a fracturas y rupturas debido a impactos. Actualmente hay investigaciones a largo plazo para reducir la debilidad a impactos que poseen los vidrios, el comienzo de estas investigaciones es el hacer modelos que permitan a los científicos ver los cambios estructurales que sufren los vidrios a la hora del impacto y por consiguiente analizar diversos tipos de elementos que pudieran ser favorables para agregar nuevas propiedades y hacer vidrios super resistentes a impactos tanto bajos como presiones de vientos.

    Los modelos anteriormente mencionados se hacen analizando las propiedades de un vidrio que pudiera considerarse estándar acorde a las propiedades del los materiales vidrios; el material elegido fue el vidrio laminado pues es el comúnmente utilizado y el proceso de laminado es utilizado para producción de vidrio uviol el cual se diferencia del vidrio común solamente por sus propiedades de la regulación del paso de luz ultravioleta necesaria para la realización de la fotosíntesis en las plantas. La clave se encuentra en mantener a temperaturas favorables los vidrios. Como ejemplo se puede mencionar que el vidrio laminado llega a tener comportamientos similares a vidrios modificados si su temperatura lo hace favorable para poder aumentar sus propiedades de resistencias.

    Otro uso futuro hacia el cual se perfila el estudio de los vidrios es la adición de materias recicladas para hacer un tipo de vidrio con propiedades específicas de reflexión de luz, por los colores violeta que adquiere, y lo más importante, una propiedad de resistencia muy superior a los ácidos que puedan dañar al cristal, haciendo que en un futuro después de perfeccionarse sirvan para construcciones con necesidades superiores en cuestión de corrosión. El proceso de formación de estos nuevos vidrios es la parte importante; las aguas de desechos de nuestra vida diaria, son tratadas en plantas especiales donde el agua cristalina nueva es vertida en algún río, mientras que los desechos son incinerados y las cenizas que quedan son mezcladas con las materias primas en el proceso de producción del vidrio, haciendo de éste un vidrio con propiedades especiales y de menor costo.

    Continuando con las aplicaciones de cara al futuro cabe mencionar debido a su importancia las propiedades que adquieren los vidrios al momento de adicionar titanio al compuesto en el proceso de fabricación, lo cual le da una coloración violeta que conlleva propiedades de absorción en distintas bandas de la luz infrarroja. La propiedad anterior que el titanio proporciona es muy importante en aplicaciones futuras debido al manejo de la transmisión de datos en medios infrarrojos.

    Finalmente se considera de mayor importancia la siguiente aplicación, el uso de un tipo especial de vidrios para inmovilizar y aislar altos niveles de radiactividad en desechos; haciendo de los tipos de vidrios nuevos candidatos para estos usos, ya que su precio es más bajo que los materiales normalmente utilizados. La ventaja que tiene los vidrios en este uso es su estructura de cerámico, con propiedades características de los cerámicos y mediante modificaciones en su estructura lograr que el vidrio aísle la radiactividad de desechos que son dañinos para los humanos.

    10. TENDENCIAS DE LA INVESTIGACION

    La presente investigación recaba datos acerca de los vidrios, pertenecientes a la clasificación de los materiales cerámicos, tratando de explicar un poco acerca de un tipo de vidrio del cual no hay mucha información disponible como lo es el vidrio uviol, presentado en este trabajo como un ejemplo de vidrio que promete mucho para el futuro en cuestión de retención de energía y su propiedad más característica que es dejar pasar los ultravioletas; este tipo de vidrio actualmente se encuentra bajo investigaciones y experimentación para hallar maneras de controlar y regular el paso de los tipos de rayos a voluntad humana.

    11. VENTAJAS

    La ventaja principal del vidrio uviol es la utilización que pretende dársele en invernaderos por su capacidad de dejar pasar los rayos UV. Es ventajoso este material porque a un vidrio las personas ya saben como tratarlos, y se utiliza de la misma manera que cualquier vidrio. La ventaja de los vidrios también reside en el precio regular que tiene en comparación con demás materiales que pretendan igualar la cualidad principal del vidrio uviol que es la manera en que puede dejar pasar rayos ultravioleta.

    12. DESVENTAJAS

    Se podría considerar como desventaja principal el hecho de que este tipo de vidrios no esta tan disponible a cualquier persona.

    Otra desventaja es la fragilidad característica de los vidrios ante los otros diferentes materiales que ofrecen mayores resistencias pero carecen de las propiedades ópticas peculiares de los vidrios.

    13. CONCLUSIONES

    Los materiales vidrios son de gran importancia en la vida del ser humano, pues es parte del ambiente cotidiano que existe en cualquier parte. La constitución de los vidrios al ser investigada más a fondo se presta a buscar nuevos elementos los cuales agreguen propiedades específicas que cumplan con requerimientos exigidos por el avance de la tecnología.

    Las estructuras de los vidrios tratados durante todo el trabajo dejan en claro la variedad de elementos que pueden ser utilizados para conseguir el material deseado y nos dan idea de la presencia en la naturaleza que tienen estos materiales que a simple vista los consideramos todos iguales pero sus usos difieren ente ellos gracias a las modificaciones hechas tanto por agregado como por disminución de elementos a las mismas.

    Como punto importante en esta finalización del trabajo es recalcar el hecho de que no existen muchos datos e información abierta a las personas; es por ello que los objetivos de presentar datos acerca de vidro particularmente el uviol no se cumplen en su totalidad y este trabajo se inclinó a presentar las propiedades en general de los vidrios, lo cual es la base para cualquier material de ese tipo pues el vidrio uviol pertenece a éstos últimos.

    Las aplicaciones de los vidrios son extensas e importantes, y no se reducen a el hecho de ocuparlo en las ventanas, las diversas composiciones que puede tener un vidrio nos abren una gama de opciones par ausos que nos convengan desde el ramo usual en ventanas, hasta usos como el aislamiento de radiactividad en desechos radiactivos que son dañinos para el ser humano. Las añadiduras de materiales en los vidrios resultan también muy útiles, haciendo referencia a volverse los vidrios parte en algún material compuesto, como la fibra de vidrio la cual es utilizada para fines muy variados desde las telecomunicaciones hasta los usos médicos en microcirugías.

    Finalmente afirmar que la presente investigación será útil para quién la analice pues contiene los datos necesarios para comprender todo acerca de los vidrios, su composición y comprender finalmente sus comportamientos y el porque de los usos que les damos.

    14. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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    Ed. Océano-Danae

    Tomo 8

    Fundamento de la ciencia e ingeniería de materiales

    ing. William F. Smith

    2da. Edición, 1993, McGraw-Hill

    Engineering Materials, Properties and Selection

    Kenneth G. Budinski

    5ta. Edición, 1996, Prentice Hall Ed.

    Manual del Vidrio, Saint-Gobain Glass

    1era. Edición, 2002, Plazola Editores

    Museo del Vidrio, Monterrey, Nuevo León.

    www.museodelvidrio.com

    Corning Museum of Glass, Corning, New York.

    www.cmog.org

    Biblioteca de la Universidad de las Américas-Puebla

    biblio.udlap.mx

    Vidrio en tubo y varilla S.A.

    www.vidrasa.com

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    Figura 1. Estructura cristalina (a), y vítrea (b) de silicato. Ambas estructuras tienen orden de corto alcance pero solamente (a) tiene orden de largo alcance.

    Figura 2. Curva de templado de un vidrio pyrex.

    Figura 4. Principales estados con minas de arcillas en el país.