Nombre de la roca, mineral o piedra Sílice Tipo básico Sedimentario Grupo de Strunz Óxidos y Silicatos Sistema Cristalino / Estructura Cristaliza en sistema hexagonal Composición química Dióxido de silicio o sílice SiO2. Los principales minerales silíceos son el cuarzo, la calcedonia y el ópalo. Se encuentra cuarzo en la mayoría de las rocas magmáticas sedimentarias y metamórficas. Es un elemento característico de los granitos, los neises y las

cuarcitas. Formación u origen La sílice más o menos impura constituye toda una familia de minerales, entre los cuales destacan las distintas variedades del cuarzo o cristal de roca, de

calcedonia, sílex ópalo, etc. Dureza 7 Textura Dura y Cristalina Densidad 2.65 Color Blanco,

transparente, amarillo, rosa etc. Brillo Reluciente, traslúcido, u opaco Propiedades La sílice es un anhídrido de ácido caracterizado por su gran estabilidad que puede adoptar varias formas

cristalinas. Usos Algunos de estos minerales son piedras preciosas, ricamente coloreadas por la presencia de óxidos metálicos; otros dan piedras de construcción; las arenas silíceas entran

en la composición de lozas y porcelanas, vidrios y cristales. Leyenda y/o historia La sílice desde épocas muy remotas y hasta nuestros días ha sido uno de los minerales más usados en todo el mundo, llámense mayas, aztecas, egipcios fenicios, es más desde la prehistoria el hombre ha hecho uso de este mineral para darle infinidad de usos desde hacer monumentos dedicados a sus dioses cosa que era de relevante importancia en aquellos tiempos, así como en la confección de ciertas armas que le servían para defenderse de los animales y además les servían para pelear en los combates, también ya desde entonces la utilizaban para hacer

diversos artículos de porcelana vidrio, y ahora cemento para la construcción. Observaciones particulares Es el mineral más abundante en la naturaleza. Ocho elementos componen cerca del 99 % de la textura de la corteza terrestre. Estos elementos se asocian para formar los minerales. Los minerales silicatados y la sílice predominan en la mayoría de las rocas

comunes, excepto la caliza. Bibliografía y/o fuentes de información CD de la Tierra, Encarta, Diccionario Enciclopédico de Selecciones de

Ladrillos Cerámicos en la Construcción para el DesarrolloAnuncios Google

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Proyectos de Construcción Diplomado en Gerencia de Proyectos con enfoque PMI®. OnLine 7 de Julio www.bsgrupo.com

Abrasivos Granalla de Acero, Microesfera de vidrio, oxido de aluminio www.openperu.com.pe

Nota: Este artículo ha sido creado gracias a Ingeniería Sin Fronteras en el marco del Programa de Afiliados de la Construpedia. El contenido

pertenece a la publicación Tecnologías y Materiales de Construcción Para el Desarrollo (Cladera, A., Etxeberria, M., Schiess, I., Pérez, A.).

¡Atención! Esté artículo está sujeto a Derecho de Autor.

Los Materiales Cerámicos se obtienen por transformaciones físico-químicas de la arcilla mediante el calor, moldeándose previamente las piezas gracias a la plasticidad que adquieren las pastas arcillosas con cierto contenido de agua.

Es uno de los materiales más antiguos que se utiliza actualmente tanto en países en vías de desarrollo como en países desarrollados.

Sus aplicaciones se centran en la construcción de Muros.

Se pueden utilizar los Adoquines cerámicos como material de construcción en lugares donde se quieren mejorar la pavimentación, donde el tráfico no es pesado como la pavimentación de las calles de Santa Cruz en Bolivia.

Las aplicaciones son numerosas gracias a su propiedades físicas (ligereza, porosidad y buen Aislamiento Térmico aunque no Acústico), mecánicas (buena resistencia a Compresión y Tracción y perfecta adherencia a los Morteros) y química (inalterabilidad a agentes atmosféricos y durabilidad).

Viviendas construidas por la Fundación Vicente Ferrer (FVF) de ladrillos cerámicos.

Pavimentación con adoquines cerámicos en San José de Chiquitos, Bolivia.

Contenido

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1 Materias Primas y Fabricación o 1.1 Materias Primas o 1.2 Ingredientes de un Buen Ladrillo o 1.3 Función de cada uno de los ingredientes

1.3.1 Sílice 1.3.2 Alúmina 1.3.3 Cal 1.3.4 Óxido de hierro 1.3.5 Impurezas 1.3.6 Pirita 1.3.7 Álcalis 1.3.8 Agua

o 1.4 La cocción 2 Proceso de Fabricación de Cerámicas Porosas

o 2.1 Fabricación de Cerámicas Porosas 3 Tipología de Productos Cerámicos

o 3.1 Ladrillos o 3.2 Tejas o 3.3 Elementos Estructurales

4 Propiedades y Durabilidad de las Piezas y Obras Cerámicas 5 Aplicaciones de Productos Cerámicos

o 5.1 Muros de Ladrillo o 5.2 Estructuras o 5.3 Pavimentos o 5.4 Normativa Relacionada

6 Artículos Relacionados

Materias Primas y Fabricación

Los materiales cerámicos se obtienen a partir de los siguientes materias primas:

Materiales plásticos (distintos tipos de arcillas por descomposición de los feldespatos cuya fórmula esquemática es: SiO2 Al2O3 H2O),

Materiales no plásticos: o desgrasantes (arenas, reducen la excesiva plasticidad de algunas arcillas), o material fundentes (reducir la temperatura de cocción ya que bajan el

punto de fusión del material). Se añadirá agua para obtener plasticidad.

Se conforman las piezas por presión debido a su plasticidad, se desecan y luego consiguen su transformación irreversible que le darán carácter pétreo por cocción que se hará a diferentes temperaturas según la aplicación deseada (pueden necesitar diferente composición).

Materias Primas

Para la fabricación de materiales cerámicos se utilizan las siguientes materias primas:

Plásticas: arcillas naturales de una o más variedades para poder conseguir mejores propiedades. Normalmente micas y caolines. Son silicatos alumínicos hidratados y cristalizados cuya fórmula esquemática es SiO2Al2O3H2O.

No plásticas: materias que se agregan a las arcillas para disminuir su excesiva plasticidad, trabajar su temperatura de cocción, aumentar su porosidad, colorear o recubrir de esmalte las piezas.

Se utilizan dos tipos fundamentalmente:

Desgrasantes: Materiales arenosos que reducen la excesiva plasticidad de algunas arcillas. Los más utilizados son:

o La arena de cuarzo (SiO2). Aumenta de volumen al elevar la temperatura reduciendo la contracción de la pasta aunque un alentamiento brusco produce una expansión violenta que podría romper la pieza.

o El feldespato potásico que da transparencia a porcelanas y lozas. o La chamota o barro cocido en el más utilizado y económico por proceder

de piezas rotas o defectuosas que se pulverizan añadiéndose a la arcilla y no se contrae al volverse a conocer.

Fundentes: Se añaden a la pasta para reducir la temperatura de cocción ya que bajan el punto de fusión del material, abaratando costos y permitiendo la parcial vitrificación de las piezas.

o Carbonato cálcico es el más utilizado.

El agua se presenta en las arcillas en tres formas: Hidratación químicamente combinada, plasticidad, rodeando las partículas minerales o intersticial, rellenando los huecos entre los granos.

Las arcillas de acuerdo al grado de plasticidad se clasifican en secas, magras y grasas. Esta plasticidad se puede aumentar con hidróxido, carbonato o silicato sódico, con cal, oxalato y humus. La misma se puede reducir con la utilización de desgrasantes.

En la fase de desecación, inicialmente se pierde el agua intersticial de los poros y a continuación le da plasticidad pero en ningún caso le da hidratación, siendo en este último caso el proceso irreversible.

De acuerdo con el cociente entre sus óxidos Al2O3 y Fe2O3, según el porcentaje que contengan las materias primas se clasifican en:

A/F > 5.5: Arcillas puras alúmina para refractarios y porcentaje de color blanco. A/F < 5.5: Arcillas ricas en alúmina y pobres en hierro para lozas y color

amarillo grisáceo. A/F = 3: Arcillas pobres en alúmina, y ricas en hierro para materiales de

construcción (tejeria). Color rojo a violáceo. A/F = 1.5: Arcillas ricas en hierro y cal. También para construcción. Colores

rojo claro y blanco amarillento.

Efecto de las impurezas: Las impurezas que aportan las arcillas, debida a su origen sedimentario, pueden mejorar alguna propiedad del material cerámico pero perjudicar otras. En esquema, el efecto es el siguiente:

SiO2 arenas: aportan dureza y resistencia mecánica a las piezas y son desgrasantes pero quitan homogeneidad. Para evitarlo se deben moler muy finamente. Se detectan por el tacto, tamaño del grano y brillo.

CO3Ca caliza: CO3Ca + Calor ---> CO2 + CaO y se hidratan con carácter muy expansivo al mojar las piezas fisurándose.

CO3Mg dolomía: se descompone a mayor temperatura que la caliza por lo que no produce su efecto. Es refractaria.

Fe2O3 óxido de hierro: aporta resistencia mecánica. Da arcillas más bastas y heterogéneas. Da coloración rojiza o gris.

SO4Ca y álcalis: no aporta nada, tiene alta solubilidad que produce eflorescencias y manchas externas.

Ingredientes de un Buen LadrilloLadrillos Cerámicos en la Construcción para el DesarrolloAnuncios Google

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¡Atención! Esté artículo está sujeto a Derecho de Autor.

Los Materiales Cerámicos se obtienen por transformaciones físico-químicas de la arcilla mediante el calor, moldeándose previamente las piezas gracias a la plasticidad que adquieren las pastas arcillosas con cierto contenido de agua.

Es uno de los materiales más antiguos que se utiliza actualmente tanto en países en vías de desarrollo como en países desarrollados.

Sus aplicaciones se centran en la construcción de Muros.

Se pueden utilizar los Adoquines cerámicos como material de construcción en lugares donde se quieren mejorar la pavimentación, donde el tráfico no es pesado como la pavimentación de las calles de Santa Cruz en Bolivia.

Las aplicaciones son numerosas gracias a su propiedades físicas (ligereza, porosidad y buen Aislamiento Térmico aunque no Acústico), mecánicas (buena resistencia a Compresión y Tracción y perfecta adherencia a los Morteros) y química (inalterabilidad a agentes atmosféricos y durabilidad).

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1 Materias Primas y Fabricación o 1.1 Materias Primas o 1.2 Ingredientes de un Buen Ladrillo o 1.3 Función de cada uno de los ingredientes

1.3.1 Sílice 1.3.2 Alúmina 1.3.3 Cal 1.3.4 Óxido de hierro 1.3.5 Impurezas 1.3.6 Pirita 1.3.7 Álcalis 1.3.8 Agua

o 1.4 La cocción 2 Proceso de Fabricación de Cerámicas Porosas

o 2.1 Fabricación de Cerámicas Porosas 3 Tipología de Productos Cerámicos

o 3.1 Ladrillos o 3.2 Tejas o 3.3 Elementos Estructurales

4 Propiedades y Durabilidad de las Piezas y Obras Cerámicas 5 Aplicaciones de Productos Cerámicos

o 5.1 Muros de Ladrillo o 5.2 Estructuras o 5.3 Pavimentos o 5.4 Normativa Relacionada

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Materias Primas y Fabricación

Los materiales cerámicos se obtienen a partir de los siguientes materias primas:

Materiales plásticos (distintos tipos de arcillas por descomposición de los feldespatos cuya fórmula esquemática es: SiO2 Al2O3 H2O),

Materiales no plásticos: o desgrasantes (arenas, reducen la excesiva plasticidad de algunas arcillas), o material fundentes (reducir la temperatura de cocción ya que bajan el

punto de fusión del material).

Se añadirá agua para obtener plasticidad.

Se conforman las piezas por presión debido a su plasticidad, se desecan y luego consiguen su transformación irreversible que le darán carácter pétreo por cocción que se hará a diferentes temperaturas según la aplicación deseada (pueden necesitar diferente composición).

Materias Primas

Para la fabricación de materiales cerámicos se utilizan las siguientes materias primas:

Plásticas: arcillas naturales de una o más variedades para poder conseguir mejores propiedades. Normalmente micas y caolines. Son silicatos alumínicos hidratados y cristalizados cuya fórmula esquemática es SiO2Al2O3H2O.

No plásticas: materias que se agregan a las arcillas para disminuir su excesiva plasticidad, trabajar su temperatura de cocción, aumentar su porosidad, colorear o recubrir de esmalte las piezas.

Se utilizan dos tipos fundamentalmente:

Desgrasantes: Materiales arenosos que reducen la excesiva plasticidad de algunas arcillas. Los más utilizados son:

o La arena de cuarzo (SiO2). Aumenta de volumen al elevar la temperatura reduciendo la contracción de la pasta aunque un alentamiento brusco produce una expansión violenta que podría romper la pieza.

o El feldespato potásico que da transparencia a porcelanas y lozas. o La chamota o barro cocido en el más utilizado y económico por proceder

de piezas rotas o defectuosas que se pulverizan añadiéndose a la arcilla y no se contrae al volverse a conocer.

Fundentes: Se añaden a la pasta para reducir la temperatura de cocción ya que bajan el punto de fusión del material, abaratando costos y permitiendo la parcial vitrificación de las piezas.

o Carbonato cálcico es el más utilizado.

El agua se presenta en las arcillas en tres formas: Hidratación químicamente combinada, plasticidad, rodeando las partículas minerales o intersticial, rellenando los huecos entre los granos.

Las arcillas de acuerdo al grado de plasticidad se clasifican en secas, magras y grasas. Esta plasticidad se puede aumentar con hidróxido, carbonato o silicato sódico, con cal, oxalato y humus. La misma se puede reducir con la utilización de desgrasantes.

En la fase de desecación, inicialmente se pierde el agua intersticial de los poros y a continuación le da plasticidad pero en ningún caso le da hidratación, siendo en este último caso el proceso irreversible.

De acuerdo con el cociente entre sus óxidos Al2O3 y Fe2O3, según el porcentaje que contengan las materias primas se clasifican en:

A/F > 5.5: Arcillas puras alúmina para refractarios y porcentaje de color blanco. A/F < 5.5: Arcillas ricas en alúmina y pobres en hierro para lozas y color

amarillo grisáceo. A/F = 3: Arcillas pobres en alúmina, y ricas en hierro para materiales de

construcción (tejeria). Color rojo a violáceo. A/F = 1.5: Arcillas ricas en hierro y cal. También para construcción. Colores

rojo claro y blanco amarillento.

Efecto de las impurezas: Las impurezas que aportan las arcillas, debida a su origen sedimentario, pueden mejorar alguna propiedad del material cerámico pero perjudicar otras. En esquema, el efecto es el siguiente:

SiO2 arenas: aportan dureza y resistencia mecánica a las piezas y son desgrasantes pero quitan homogeneidad. Para evitarlo se deben moler muy finamente. Se detectan por el tacto, tamaño del grano y brillo.

CO3Ca caliza: CO3Ca + Calor ---> CO2 + CaO y se hidratan con carácter muy expansivo al mojar las piezas fisurándose.

CO3Mg dolomía: se descompone a mayor temperatura que la caliza por lo que no produce su efecto. Es refractaria.

Fe2O3 óxido de hierro: aporta resistencia mecánica. Da arcillas más bastas y heterogéneas. Da coloración rojiza o gris.

SO4Ca y álcalis: no aporta nada, tiene alta solubilidad que produce eflorescencias y manchas externas.

Ingredientes de un Buen Ladrillo

Ingredientes de un buen ladrillo.

La arcilla que se utiliza para fabricar los ladrillos tiene sílice y alúmina como principales componentes, pero además tiene otros componentes.

Función de cada uno de los ingredientes

Ingredientes de un buen ladrillo.

La arcilla que se utiliza para fabricar los ladrillos tiene sílice y alúmina como principales componentes, pero además tiene otros componentes.

Función de cada uno de los ingredientes

Sílice

Permite al ladrillo mantener su forma y le da durabilidad, previene la retracción. Un exceso de sílice produce un ladrillo frágil y débil al calor. Una cantidad elevada de arena o una sílice no combinada no es deseable. Pero se añade para disminuir la refractariedad de la arcilla baja en alúmina.

El vidrio

1. Fabricación de vidrio 2. Vidrio (industria), 3. Composición y propiedades 4. Moldeado 5. Vidrio tensionado 6. Tipos de vidrio comercial 7. Algo mas

Fabricación de vidrio

El vidrio se fabrica a partir de una mezcla compleja de compuestos vitrificantes, como sílice, fundentes, como los álcalis, y estabilizantes, como la cal. Estas materias primas se cargan en el horno de cubeta (de producción continua) por medio de una tolva. El horno se calienta con quemadores de gas o petróleo. La llama debe alcanzar una temperatura suficiente, y para ello el aire de combustión se calienta en unos recuperadores construidos con ladrillos refractarios antes de que llegue a los quemadores. El horno tiene dos recuperadores cuyas funciones cambian cada veinte minutos: uno se calienta por contacto con los gases ardientes mientras el otro proporciona el calor acumulado al aire de combustión. La mezcla se funde (zona de fusión) a unos 1.500 °C y avanza hacia la zona de enfriamiento, donde tiene lugar el recocido. En el otro extremo del horno se alcanza una temperatura de 1.200 a 800 °C. Al vidrio así obtenido se le da forma por laminación (como en el esquema superior) o por otro método.

Vidrio (industria), sustancia amorfa fabricada sobre todo a partir de sílice (SiO2) fundida a altas temperaturas con boratos o fosfatos. También se encuentra en la naturaleza, por ejemplo en la obsidiana, un material volcánico, o en los enigmáticos objetos conocidos como tectitas. El vidrio es una sustancia amorfa porque no es ni un sólido ni un líquido, sino que se halla en un estado vítreo en el que las unidades moleculares, aunque están dispuestas de 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 maleable y se le puede dar forma mediante diversas técnicas. En frío, puede ser tallado. A bajas temperaturas es quebradizo y se rompe con fractura concoidea (en forma de concha de mar).

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 cualquier vidrio con características comercialmente útiles en cuanto a trasparencia, índice de refracción, color… En Vidrio (arte) se trata la historia del arte y la técnica del trabajo del vidrio).

Materiales y técnicas

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

Composición y propiedades

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

Vidrio soluble y vidrio 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 ignífugo 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, bombillas (focos), 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. Como el plomo absorbe la radiación de alta energía, el vidrio al plomo se utiliza en pantallas para proteger al personal de las instalaciones nucleares.

Vidrio de borosilicato

Este vidrio contiene bórax entre sus ingredientes fundamentales, junto con sílice y álcali. Destaca por su durabilidad y resistencia a los ataques químicos y las altas temperaturas, por lo que se utiliza mucho en utensilios de cocina, aparatos de laboratorio y equipos para procesos químicos.

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.

Ingredientes diversos

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 ºC. 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.

Para ver el grafico seleccione la opción &uml;Bajar trabajo¨ del menú superior

Vidrio soplado

Fabricación artesanal de recipientes de vidrio soplado. A la izquierda se aprecia una silla con un soporte para la caña de soplar. Conseguida la forma en bruto, se pellizca el material con unas pinzas para dar la forma final al vidrio fundido.

Roger A. Clark, Jr./Photo Reseachers, Inc.

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 el pasado, la fusión se efectuaba en recipientes de arcilla (barro) que se calentaban en hornos alimentados con madera o carbón. Todavía hoy se utilizan recipientes de arcilla refractaria, que contienen entre 0,5 y 1,5 toneladas de vidrio, cuando se necesitan cantidades relativamente pequeñas de vidrio para trabajarlo a mano. En las industrias modernas, la mayor parte del vidrio se funde en grandes calderos, introducidos por primera vez en 1872. 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.

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 (véase Vidrio (arte)), 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 tracción 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. Véase también Recocido.

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 (véase Vidrio (arte): 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 (véase Operaciones de acabado). 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.

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 las lentes que se utilizan en gafas (anteojos), microscopios, telescopios, cámaras y otros instrumentos ópticos se fabrican con vidrio óptico (Véase Óptica). 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 la antigüedad, el vidrio óptico se fundía en crisoles durante periodos prolongados, removiéndolo constantemente con una varilla refractaria. Después de un largo recocido, se partía en varios fragmentos; los mejores volvían a ser triturados, recalentados y prensados con la forma deseada. 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.

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.

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 ordenadores (computadoras).

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.

ALGO MAS

Vidrio soluble, compuesto de silicato de sodio (o potasio), incoloro y de aspecto vidrioso, de fórmula Na2SiO3 (véase Vidrio; Silicio). Es soluble en agua y alcohol, y se emplea comercialmente como cemento, para fabricar hormigón y como capa protectora en materiales ignífugos. También se utiliza en la elaboración de jabones y detergentes sintéticos y en procesos de refinado del petróleo. La disolución de vidrio soluble también se utiliza para conservar huevos y madera.

Silicio, de símbolo Si, es un elemento semimetálico, el segundo elemento más común en la Tierra después del oxígeno. Su número atómico es 14 y pertenece al grupo 14 de la tabla periódica. Fue aislado por primera vez de sus compuestos en 1823 por el químico sueco Jöns Jakob Berzelius.

Propiedades y estado natural

Se prepara en forma de polvo amorfo amarillo pardo o de cristales negros-grisáceos. Se obtiene calentando sílice, o dióxido de silicio (SiO2), con un agente reductor, como carbono o magnesio, en un horno eléctrico. El silicio cristalino tiene una dureza de 7, suficiente para rayar el vidrio, de dureza de 5 a 7. El silicio tiene un punto de fusión de 1.410 °C, un punto de ebullición de 2.355 °C y una densidad relativa de 2,33. Su masa atómica es 28,086.

Se disuelve en ácido fluorhídrico formando el gas tetrafluoruro de silicio, SiF4 (véase Flúor), y es atacado por los ácidos nítrico, clorhídrico y sulfúrico, aunque el dióxido de silicio formado inhibe la reacción. También se disuelve en hidróxido de sodio, formando silicato de sodio y gas hidrógeno. A temperaturas ordinarias el silicio no es atacado por el aire, pero a temperaturas elevadas reacciona con el oxígeno formando una capa de sílice que impide que continúe la reacción. A altas temperaturas reacciona también con nitrógeno y cloro formando nitruro de silicio y cloruro de silicio respectivamente.

El silicio constituye un 28% de la corteza terrestre. No existe en estado libre, sino que se encuentra en forma de dióxido de silicio y de silicatos complejos. Los minerales que contienen silicio constituyen cerca del 40% de todos los minerales comunes, incluyendo más del 90% de los minerales que forman rocas volcánicas. El mineral cuarzo, sus variedades (cornalina, crisoprasa, ónice, pedernal y jaspe) y los minerales cristobalita y tridimita son las formas cristalinas del silicio existentes en la naturaleza. El dióxido de silicio es el componente principal de la arena. Los silicatos (en concreto los de aluminio, calcio y magnesio) son los componentes principales de las arcillas, el suelo y las rocas, en forma de feldespatos, anfíboles, piroxenos, micas y ceolitas, y de piedras semipreciosas como el olivino, granate, zircón, topacio y turmalina.

Aplicaciones

Se utiliza en la industria del acero como componente de las aleaciones de silicio-acero. Para fabricar el acero, se desoxida el acero fundido añadiéndole pequeñas cantidades de silicio; el acero común contiene menos de un 0,03% de silicio. El acero de silicio, que contiene de 2,5 a 4% de silicio, se usa para fabricar los núcleos de los transformadores eléctricos, pues la aleación presenta baja histéresis (véase Magnetismo). Existe una aleación de acero, el durirón, que contiene un 15% de silicio y es dura, frágil y resistente a la corrosión; el durirón se usa en los equipos industriales que están en contacto con productos químicos corrosivos. El silicio se utiliza también en las aleaciones de cobre, como el bronce y el latón.

El silicio es un semiconductor; su resistividad a la corriente eléctrica a temperatura ambiente varía entre la de los metales y la de los aislantes. La conductividad del silicio se puede controlar añadiendo pequeñas cantidades de impurezas llamadas dopantes. La capacidad de controlar las propiedades eléctricas del silicio y su abundancia en la naturaleza han posibilitado el desarrollo y aplicación de los transistores y circuitos integrados que se utilizan en la industria electrónica.

La sílice y los silicatos se utilizan en la fabricación de vidrio, barnices, esmaltes, cemento y porcelana, y tienen importantes aplicaciones individuales. La sílice fundida, que es un vidrio que se obtiene fundiendo cuarzo o hidrolizando tetracloruro de silicio, se caracteriza por un bajo coeficiente de dilatación y una alta resistencia a la mayoría de los productos químicos. El gel de sílice es una sustancia incolora, porosa y amorfa; se prepara eliminando parte del agua de un precipitado gelatinoso de ácido silícico, SiO2·H2O, el cual se obtiene añadiendo ácido clorhídrico a una disolución de silicato de sodio. El gel de sílice absorbe agua y otras sustancias y se usa como agente desecante y decolorante.

El silicato de sodio (Na2SiO3), también llamado vidrio, es un silicato sintético importante, sólido amorfo, incoloro y soluble en agua, que funde a 1.088 °C. Se obtiene haciendo reaccionar sílice (arena) y carbonato de sodio a alta temperatura, o calentando arena con hidróxido de sodio concentrado a alta presión. La disolución acuosa de silicato de sodio se utiliza para conservar huevos; como sustituto de la cola o pegamento para hacer cajas y otros contenedores; para unir gemas artificiales; como agente incombustible, y como relleno y adherente en jabones y limpiadores. Otro compuesto de silicio importante es el carborundo, un compuesto de silicio y carbono que se utiliza como abrasivo.

El monóxido de silicio, SiO, se usa para proteger materiales, recubriéndolos de forma que la superficie exterior se oxida al dióxido, SiO2. Estas capas se aplican también a los filtros de interferencias.

http://ocw.usal.es/eduCommons/ensenanzas-tecnicas/ciencia-y-tecnologia-de-los-materiales/contenido/TEMA%205-%20EL%20CEMENTO.pdf

Refractarios

[editar] Definiciones propuestas

RAE:

Aquel cuerpo que resiste la acción del fuego sin cambiar de estado ni Descomponerse. Es decir, se considera como material refractario a todo aquel compuesto o elemento que es capaz de conservar sus propiedades físicas, químicas y mecánicas a elevada temperatura.

UNE (150 R836-68):

Materiales refractarios como a aquellos productos naturales o artificiales cuya refractariedad (Resistencia piroscópica) es igual o superior a 1500 ºC.

Resistencia piroscópica: resistir esas temperaturas sin fundir o reblandecer.

La definición anterior solo hace referencia a las temperaturas mínimas que debe de ser capaz de resistir un refractario, sin tener en cuenta otro tipo de solicitaciones o condiciones. Es importante precisar que la resistencia piroscópica es una condición necesaria, pero no es suficiente para que una material sea considerado como refractario, ya que además debe conservar a dichas temperaturas elevadas una resistencia mecánica y/o una resistencia a la corrosión suficientes para el empleo a que se destine.

Definición tecnológica:

Todo material capaz de soportar a temperaturas elevadas durante un periodo de tiempo sin deterioro excesivo de sus propiedades físico químicas.

[editar] Estructura de los materiales refractarios.

Falta imagen.Figura 1. Microestructura de un material refractario

Los materiales refractarios son materiales polifásicos y heterogéneos, tanto desde el punto de vista de su composición química como de su estructura física. Los materiales refractarios conformados, como se ve en la figura 1, presentan tres fases perfectamente definidas y de las que dependera sus propiedades.Constituyentes dispersos.El constituyente matriz puede ser una fase vítrea o cristalina “microcristales” cuya composición suele ser composición más compleja que la del constituyente disperso.

Óxidos simples Óxidos compuestos Otros compuestos:

Magnesia ( MgO )Circonia ( ZrO2 )Cal ( CaO )Alúmina ( Al2O3 )Óxido de Titanio (TiO2)Sílice (SiO2 )

Cromita (Cr2O3.FeO ))Espinela (MgO. Al2O3))Cromo-Magnesia (Cr2O3.MgO))Forsterita (2MgO. SiO2 ))Mullita (3 Al2O3.2 SiO2)

Grafito (C)Circón (ZrSiO4)Carburos (SiC,ZrC)Boruros (CrB, ZrB)Nitruros (Si3N4, BN)

Constituyente matriz.

Óxidos simples Óxidos compuestos

Sílice (SiO2)

Silicato Bicalcico (2CaO. SiO2)Forsterita (2MgO. SiO2)Silicato Magnesico (SiO2.MgO)Wollastonita (CaO. SiO2)Serpentina (3MgO. 2SiO2)Mayenita (12CaO.7Al2O3)Ferrita Dicalcica(2CaO.Fe2O3)

Porosidad:Está siempre presente en los materiales refractarios, en proporción y distribución variables influyendo decisivamente en sus propiedades y características.Cierto nivel de porosidad hace soportar los choques térmicos con cierta solvencia pues es uno de los factores más importantes que condicionan la resistencia a tal fenómeno.

Nueva definición de material refractario:Material refractario de agregados de cristales o granos cementados por una matriz cristalina o vítrea, con un cierto grado de porosidad.

[editar] Solicitaciones mas comunes a los materiales refractarios.

Térmicas Mecánicas Químicas:

Temperaturas elevadas.Choque térmico.

Compresión.tracción.flexión.Vibración.

Abrasión.Erosión

[editar] La escoria

Los materiales refractarios, durante su utilización, por ejemplo en los hornos de fundir metales, se ven sometidos a acciones químicas, como el ataque de las escorias. Ésta depende del carácter ácido, básico o neutro del refractario y de las escorias con las que entre en contacto. El refractario que se elija, debe tener una composición adecuada, de tal manera que la escoria no sea fundente suyo.

[editar] Definición

Las escorias son un subproducto de la fundición de la mina para purificar los metales, suele utilizarse como un mecanismo de eliminación de residuos en la fundición del metal. Es una sustancia vítrea que sobrenada en el crisol de los hornos de fundir metales. En la naturaleza, los minerales de metales como el hierro, el cobre, el aluminio y otros metales se encuentran en estados impuros, a menudo oxidados y mezclados con

silicatos de otros metales. Durante la fundición, estas impurezas se separan del metal fundido y se pueden retirar. La colección de compuestos que se retira es la escoria. Por eso, se puede considerar como una mezcla de óxidos metálicos térreos: SiO2, Al2O3 , CaO, MgO, etc. Además, aparecen en su composición otros componentes, en menor concentración, tales como óxidos metálicos (Fe2O3, FeO, MnO, etc.) y óxidos alcalinos (Na2O, K2O, etc.)

[editar] Tipos de escorias

Los procesos de fundición ferrosos y no ferrosos producen distintas escorias:

- La fundición del cobre y el plomo, no ferrosa, está diseñada para eliminar el hierro y la sílice que suelen darse en estos minerales, y se separa en forma de escoria basada en silicato de hierro.

- Por otro lado, la escoria de las acerías, en las que se produce una fundición ferrosa, contiene principalmente calcio, magnesio y aluminio.

Generalmente las escorias básicas reaccionan con los refractarios ácidos, y viceversa, pero esto solo es un criterio general. Se define un índice de basicidad para las escorias:

IB=[%CaO + 2/3 MgO]/[%SiO2+%P2O5]

[editar] Clasificación desde el punto de vista de la escoria

Un refractario ácido no podrá utilizarse si hay presentes escorias básicas y viceversa.

Refractarios acidos Refractarios basicosRefractarios neutros

Refractarios anfóteros

SíliceSemi-síliceSilico-aluminososCarburoSiliciocirconiaSilicato de circonio.

MagnesiaDolomía sinterizadaMagnesia – cromo de forsterita.

CarbonoCromitaCromo-magnesia.

AltaMuy alta alúmina.

[editar] AislantesLa principal razón por la que se utilizan este tipo de materiales como aislantes térmicos es la baja conductividad térmica que presentan. Es por ello que en su fabricación se emplea el uso de cerámicas porosas, granuladas o en fibras, puesto que en esos estados el material contiene aire en su interior, de muy baja conductividad, lo que dificulta la movilidad de los portadores de energía térmica. Por otra parte, por su baja densidad, ven mermadas sus propiedades mecánicas con lo cual es frecuente encontrarlos combinados con materiales más densos que proveen resistencia al conjunto.

Los sustancias más empleadas en la fabricación de aislantes térmicos cerámicos son:

Circonia (ZrO2). Principalmente se utiliza la circonia parcialmente estabilizada (PSZ) y la circonia tetragonal policristalina (TZP). Se utilizan en la fabricación de ladrillos, mantas y tubos refractarios, boquillas de quemadores y componentes de motores térmicos como las camisas de cilindro.

'Alúmina (Al2O3).' A partir de polvo cerámico de alúmina casi pura fundida, generalmente mezclada con sílice se obtienen fibras altamente puras, flexibles de alta calidad en su textura y con un perfecto comportamiento como refractario. Con dichas fibras se puede confeccionar materiales para el aislamiento térmico como colchonetas, tablas, papel cerámico o módulos de refractario.

Sílice (SiO2). Para la fabricación de tabiques refractarios utilizados en aplicaciones de hornos de alta temperatura se utiliza con una estructura cristalina cúbica. En cambio, en la protección térmica de transbordadores espaciales se utiliza en forma de fibra.

Material compuesto carbono-carbono. La utilización de estas fibras garantiza una baja conductividad térmica mientras que el uso de una matriz de carbono le proporciona la densidad necesaria para obtener un material consistente.

NZP (sodium zirconium phosphate). Se utiliza en la fabricación de aislantes térmicos debido a la alta porosidad que presenta.

Las principales aplicaciones que estos materiales presentan desde el punto de vista del aislamiento térmico son:

Hornos industriales: revestimientos, empaquetadura de puertas…Calderas: Aislamiento, sellado de puertas, separadores de zonas de calor…Aislamiento de cajas de válvulas.Calefacción de hornos de vidrio.Tuberías de gases.Aislamiento de turbinas de gas o vapor.Industria del automóvil: pantallas térmicas. Protección contra incendios

Mechas para calentadores.Elementos de un motor térmico. (el uso de componentes cerámicos puede mejorar el rendimiento de la operación un 30%.)Protección de bridas: especialmente en la industria vidriera.Transbordadores espaciales.

La importancia de los aislantes térmicos en esta última aplicación es de vital importancia. Cualquier pequeño fallo en el aislamiento térmico de un transbordador espacial puede tener consecuencias catastróficas, como es el ejemplo del accidente del transbordador Columbia en el año 2003. (http://es.wikipedia.org/wiki/Transbordador_espacial_Columbia) En la siguiente figura se muestran los distintos tipos de material utilizados en las losetas aislantes de un transbordador espacial y las distintas temperaturas a las que se ve sometido dicho transbordador.

Losetas aislantes en el transbordador espacial (unas 33.000 de unos 40 cm2):

Compuesto de carbono-carbono. Resiste muy altas temperaturas, pero sufriría abrasión y oxidación en la atmósfera. Se recubre sucesivamente con una capa de SiC y una última de SiO2.

LI-2200/FRCI-12 . Se usa donde existen problemas de desgaste y abrasión, como en puertas de acceso, compuertas del tren de aterrizaje principal, etc. Fabricado de una mezcla de 80% de fibras de sílice pura y 20% de Nextel, con pequeños contenidos de boro, que es el responsable de la unión de las fibras.

HRSI (High-temperature reusable surface insulation).es el material usado para las superficies que alcanzan un régimen de 1260ºC. Están recubiertas por una capa de 0.4 mm de un vidrio de borosilicato negro, de alta emisividad, formado por reacción, que re-emite eficientemente el calor, según se genera en la superficie.

LRSI (Low-temperature reusable surface insulation).es el material para temperaturas entre 400 y 650ºC. Están recubiertas con una capa de óxido de silicio/óxido de aluminio blanco, que refleja la luz solar durante la fase de vuelo en órbita.

Las losetas de HRSI y LRSI impiden que el aluminio suba de 176ºC. Difieren sólo en el recubrimiento superficial. Se fabrican a partir de minúsculas fibras de sílice. Se forman

a partir de una suspensión en agua de las fibras, que se vierte en un molde poroso. De esta forma las fibras se entrelazan formando una red que deja un 80% del espacio vacío. Las densidades de las plaquetas son del orden de 0.13 a 0.38 g/cm3.

[editar] Cerámicas para Intercambiadores

Los intercambiadores en general se usan para extraer calor de los gases de escape y otras fuentes de energía de bajo grado y precalentar los gases de admisión.

Los materiales que se utilizan para estos usos deben tener unas propiedades determinadas:

Buena resistencia a la corrosión, debido a que muchas veces los gases de escape son muy activos.Muy buena conductividad térmica, para que sean capaces de transmitir el calor de la corriente caliente a la fría de forma rápida y eficaz. Para que la conductividad térmica sea buena, el material debe estar libre de defectos y con alta densidad de empaquetamiento.

Entre los materiales que más se utilizan hoy día cabe destacar:

NZP :(Natrium zirconium phosphate): coeficiente expansión térmica pequeño, y resiste el choque térmico muy bien.

SiC : El Carburo de Silicio se trata de un material refractario que resiste a condiciones extremas de temperatura. Se comporta muy bien frente al desgaste, por ejemplo este material resiste un 50% más frente al desgaste que el carburo de wolframio. Se utilizan en intercambiadores de las plantas solares de concentración, por ejemplo Inabensa y Solucar.

El carburo de silicio tiene una alta resistencia a la corrosión y esto hace que tenga un excelente comportamiento en atmósferas de gases calientes y fluidos ácidos y básicos.

Por otra parte, este material tiene una conductividad térmica similar al grafito y muy superior a otros materiales que resisten la corrosión como son: PTFE, vidrio, metales nobles. Esto hace que estos intercambiadores tengan una mejor eficiencia, por tanto se necesita menor área de intercambio. Cada tubo resiste una presión de 186 bar.

Dependiendo del proceso, y los fluidos que circulan por el intercambiador y las condiciones de trabajo, la carcasa del intercambiador puede hacerse de acero inoxidable 304L o 306L o de acero vitrificado.

BeO: El óxido de berilio se emplea cuando son necesarias elevada conductividad térmica y propiedades mecánicas, punto de fusión elevado y aislamiento eléctrico.

BN: El nitruro de boro es un material extremadamente duro, aunque de una dureza menor a la del diamante. Al igual que el diamante, el BN es un excelente conductor del calor.

Grafito: se utiliza también porque tiene una alta conductividad térmica en un sentido. Aunque la temperatura de operación sería en torno a los 180ºC.

Tabla comparativa con todos los materiales que se utilizan para intercambiadores:

[editar] Circuitos integrados[editar] ¿Qué es un circuito integrado?

El circuito integrado, CI, es una pastilla pequeña de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. El encapsulado posee conductores metálicos apropiados para hacer conexión entre la pastilla y un circuito impreso.

Circuito integrado

Núcleo del circuito integrado: consiste en un sustrato rectangular de silicio monocristalino de alta pureza en el cual miles de elementos de circuito son impresos.

Elementos de circuito: transistores, resistencias, diodos, etc., creados mediante técnicas fotolitográficas.

Cableado del circuito: Se fabrica sobre la superficie del núcleo para posibilitar la corriente desde un dispositivo a otro. El conductor metálico utilizado es el aluminio o bien una aleación de aluminio-silicio (99% Al, 1% Si, en peso).

Partes de un circuito integrado

Los materiales utilizados en el encapsulado de los ICs exigen una alta conductividad térmica, un coeficiente de dilatación térmica bajo, similar al del silicio, y una buena moldeabilidad. Algunas de las funciones que el empaquetamiento de un circuitointegrado debe realizar son:

Permitir el contacto eléctrico entre los dispositivos sobre el chip y al mundo macroscópico. Los lugares de contacto sobre la superficie de los IC son tan minúsculos y numerosos que la acomodación de los hilos macroscópicos simplemente no es posible.

Disipar el exceso de calor. Mientras están funcionando, los dispositivos electrónicos generan cantidades significativas de calor, el cual debe ser disipado fuera del chip.

Proteger las delicadas conexiones eléctricas sobre el chip de la degradación química y de la contaminación.

Proporcionar una interfase eléctrica adecuada de manera que el rendimiento del IC no sea significativamente degradado por el diseño del empaquetamiento.

Normalmente la alúmina Al2O3 (refractario aislante térmico), vidrios y vidrios cerámicos se utilizan para la fabricación de substratos. Estos materiales, sin embargo, no poseen las propiedades como la alta conductividad térmica y coeficiente de dilatación térmica compatible tan importantes para estos elementos. El la última década se han desarrollado cerámicas que tienen una combinación óptima de tales propiedades, entre las más importantes cabe señalar:

SiC-BeO: SiC con pequeñas adiciones de BeO(oxido de berilio) Si3N4 (nitruro de silicio) BN(nitruro de boro) AlN (nitruro de aluminio)

En todos los casos es de gran importancia que el substrato tenga un coeficiente de expansión del orden de 3 •10-6 ºC-1 para adecuarse al del silicio bajo el que se acopla y evitar de este modo las tensiones térmicas durante el funcionamiento del circuito.

Tabla de propiedades

Graficas de propiedades

[editar] Resistencias eléctricas en cerámica1) Porqué utilizamos resistencias eléctrica para calentar los hornos

Los hornos industriales de resistencias son aquellos en que la energía requerida para su calentamiento es de tipo eléctrico y procede de la resistencia óhmica directa de las piezas o de resistencias eléctricas dispuestas en el horno que se calientan por efecto joule y ceden calor a la carga por las diversas formas de transmisión de calor: conducción, convección y radiación. Una característica que tienen los hornos calientan por resistencias eléctricas es que podemos ajustar la temperatura con más precisión

comparado con un otro modo de calentar. En efecto, tenemos solamente que ajustar el corriente que pasa en las resistencias para aumentar o bajar la temperatura.

Según donde se ubique las resistencias, los hornos pueden ser calentar de calefacción por la parte inferior, superior, lateral o por un extremo. Las resistencias cerámicas tienen las ventajas de tener un punto de fusión muy alto y una resistencia a la corrosión más importante que los metales.

2) Propiedades que tienen que tener los resistencias en cerámicas

a) Una resistencia eléctrica bien definida

Para que un material se conductor tiene que tener una resistencia eléctrica bien definido. Es decir, la resistencia eléctrica no puede ser de muy alta resistencia, en este caso la dicha resistencia será aislante y entonces no va a calentar el horno. La resistencia también no puede ser de muy baja resistencia porqué no va a calentarse al paso del corriente.

b) Termo fluencia

La conservación de propiedades mecánicas a gran temperatura es muy importante en determinados sectores de los refractarios. Los cerámicos poseen buena resistencia a termofluencia, debido a sus altos valores de fusión, y elevada energía de activación para que comience su difusión. A nivel microestructural sus enlaces covalentes juegan un papel muy importante.

c) Una resistencia a los choques térmicos importante

Se define como la fractura de un material como resultado de un cambio brusco de temperatura, la cual, lleva a tensiones superficiales de tracción que llevan a la fractura. Aquí es muy importante la porosidad del material. Al disminuir ésta, y por ello, aumentar la densidad, la resistencia al choque térmico y capacidad de aislamiento bajan, aunque su resistencia mecánica aumenta. Lo interesante es un poco la combinación de propiedades. Una capa porosa con buenas propiedades de aislamiento combinada con una delgada camisa de material más denso provee resistencia.

d) Resistencia a la corrosión

Una característica muy positiva de los materiales cerámicos es su elevada resistencia a corrosión y oxidación. Hay poca posibilidad para dislocaciones entre planos debido a su microestructura atómica tan resistente. Un método para el recubrimiento cerámico es la deposición por chispa anódica, que se usa para aislar la parte anódica de la catódica.

3) Materiales cerámicos utilizados para los resistencias de los hornos

Los principales cerámicas utilizadas para hacer resistencias de calentamiento de los hornos son: - SiC - Si2Mo - ZrO2 - C

Como vemos en las gráfica, los materiales de los que se han hablado tienen los siguientes problemas:

• Carburo de silicio, problemática, envejece, si se rompe una resistencia, hay que cambiarla todas.

• Si Mo, el problema es que el oxido es volátil, y hay que recubrirlo con oxido de silicio, calentando el horno poco a poco. aguanta poca resistencia.

• El oxido de zirconia, hay que precalentarla.

• El grafito, debe estar en una atmósfera inerte, como el argón, durante el periodo de calentamiento, para reducir reacciones no deseadas, y ya después, calentar.

a) Características eléctricas de cerámicas

La conducción eléctrica en los cerámicos es una conducción iónica, es decir, presentan conductividad y es debido al movimiento de átomos o iones en el sólido.

Difusión de átomos (coeficiente de difusión, D). Conductividad iónica bajo la influencia de un coeficiente eléctrico externo.

Los metales: conductores electrónicos (portadores e- en las bandas) Cerámicos: conductores electrónicos y/o iónicos (portadores iones)

Existen tres formas de mejorar la difusividad de los iones:

- Aumentando la temperatura.

- Introduciendo defectos en la estructura cristalina.

- Disminuyendo el tamaño de los iones

Cristal Eg (eV)

II. TIPOS DE VIDRIO

COMO acabamos de leer en el cap�tulo anterior, la materia prima b�sica para hacer un vidrio son las arcillas. Cuando a esta materia se le agregan distintos compuestos qu�micos se obtienen diferentes tipos de vidrio. Con base en su composici�n qu�mica se puede hacer una clasificaci�n como la que aparece en la tabla II.1, donde se resumen los compuestos y elementos que poseen los vidrios comerciales m�s comunes.

TABLA II.1. Composici�n de los vidrios comerciales (los n�meros indican el porcentaje)

ElementosSódico—cálcico

Plomo Borosilicato Sílice

Sílice 70-75 53-68 73-82 96Sodio 12-18 5-10 3-10  

Potasio 0-1 1-10 0.4-1  Calcio 5-14 0-6 0-1  Plomo   15-40 0-10  Boro   5-20 3-4

Aluminio 0.5-3 0-2 2-3  Magnesio 0-4      

Para hablar detalladamente de cada uno de ellos sigamos el mismo orden de la tabla.

EL VIDRIO S�DICO-C�LCICO

Est� formado por s�lice, sodio y calcio principalmente. La s�lice es parte de la materia prima b�sica, el sodio le da cierta facilidad de fusi�n y el calcio la provee de estabilidad qu�mica. Sin el calcio el vidrio ser�a soluble hasta en agua y pr�cticamente no servir�a para nada. �Te imaginas un vaso que se deshiciera con el agua?

Este tipo de vidrio es el que se funde con mayor facilidad y el m�s barato. Por eso la mayor parte del vidrio incoloro y transparente tiene esta composici�n. Las ventanas de los edificios, desde la m�s grande hasta la m�s peque�a est�n hechas con este vidrio. Lo �nico que cambia de una diminuta ventana a un ventanal de enormes dimensiones es el espesor. Est� tan estudiado el grosor en relaci�n con el tama�o, que hay una clasificaci�n y una reglamentaci�n para el tipo de vidrio que se debe usar en cada construcci�n. En la figura 19 se ilustra el espesor necesario del vidrio, seg�n el tama�o de la ventana. Por ejemplo, un ventanal de 200 cm de altura tiene que tener entre 75 y 100 mm de espesor.

Figura 19. Espesores de vidrios de ventanas.

La resistencia qu�mica del vidrio s�dico-c�lcico se ha mejorado en a�os recientes al aumentar la proporci�n del s�lice, porque �sta es poco reactiva. Tambi�n se aumenta la fortaleza a lo que se conoce como choque t�rmico. �Sabes lo que es el

choque t�rmico? Quiz� alguna vez hayas visto c�mo se rompe un refractario (no de los especiales) que, despu�s de sacarlo del horno y estando a�n caliente, se pone

debajo del agua fr�a. Esto es lo que se conoce como un choque t�rmico. La explicaci�n de por qu� se produce es muy sencilla. Imagin�monos que las

mol�culas est�n formadas por pelotas unidas con resortes que se estiran y contraen (las pelotas son los �tomos y los resortes los enlaces). Al aumentar la temperatura, lo

que estamos haciendo es aumentar la energ�a t�rmica que se traduce en que los resortes de las mol�culas se contraigan y se estiren m�s y a mayor velocidad. Al hacerlo necesitan un lugar m�s amplio, como se puede ver en la figura 20(a), y el

material se expande. Si ahora lo ponemos en agua fr�a, la energ�a t�rmica disminuye y los resortes vuelven a tener su movimiento original, por lo que ya no

necesitan m�s espacio para moverse. Si el vidrio se enfr�a poco a poco, paulatinamente llega a sus dimensiones originales y no se produce ning�n

rompimiento. Cuando el material regresa r�pidamente al tama�o inicial se rompe. Se llama choque t�rmico porque se est�n enfrentando dos temperaturas diferentes, lo

cual provoca que el material se destruya.

Figura 20. Vibraciones en la mol�cula de SiO2.

Los �tomos tambi�n se mueven de arriba hacia abajo, como se muestra en la figura 20(b), y en este caso los resortes casi no se estiran ni contraen. Cuando se aumenta la temperatura este movimiento se hace m�s pronunciado, pero como los resortes se estiran menos, no se necesita un espacio mucho mayor y el material no se expande tanto. As�, aun cuando r�pidamente regrese a su tama�o inicial al enfriarse, no se produce ninguna rotura porque no hay gran diferencia entre la dimensi�n original y la expandida.

A estos movimientos entre los �tomos se les conoce como vibraciones, y en general se producen los dos tipos en la mayor�a de los materiales. Cuando las vibraciones son de arriba hacia abajo, como las de la figura 20(b), la expansi�n ser� m�s reducida que cuando son de la otra forma y el material tendr� m�s resistencia al choque t�rmico. Esta caracter�stica es medible y se conoce como coeficiente de dilataci�n calor�fico. Ahora ya podemos dar una explicaci�n al hecho de que el vidrio con mayor proporci�n de s�lice sea m�s resistente al choque t�rmico. La s�lice tiende a mantener sus dimensiones cuando se calienta. Est� formada por un �tomo de ox�geno entre dos �tomos de silicio, y la mayor parte de sus vibraciones son como las de la figura 20(b), moviendo al �tomo de ox�geno de lado a lado. La distancia entre las mol�culas de s�lice es suficiente para acomodar este movimiento y por esta raz�n la distancia entre los �tomos de silicio crece muy poco cuando se aumenta la temperatura, la expansi�n es peque�a y, por lo tanto, la resistencia al choque t�rmico es grande. Cuando se a�aden otros elementos, como en la figura 20(c), se rompe el puente Si-O-Si, y entonces pueden predominar vibraciones como la de la figura 20(a). Si esto pasa, el material tiene que expandirse para poder moverse longitudinalmente, aumentando con esto la probabilidad de un choque t�rmico. Sin importar cu�l sea la composici�n del vidrio de que se trate, su resistencia al choque t�rmico siempre ser� mayor mientras m�s cantidad de s�lice tenga.

EL VIDRIO DE PLOMO

El siguiente tipo de vidrio que aparece en la tabla es el de plomo, en el cual se sustituye el �xido de calcio por �xido de plomo. Es igual de transparente que el vidrio s�dico-c�lcico, pero mucho m�s denso, con lo cual tiene mayor poder de refracci�n y de dispersi�n. Se puede trabajar mejor que aqu�l porque funde a temperaturas m�s bajas. Su coeficiente de dilataci�n calor�fica es muy elevado, lo cual quiere decir que se expande mucho cuando se aumenta la temperatura y por lo tanto no tiene gran resistencia al choque t�rmico. Posee excelentes propiedades aislantes, que se aprovechan cuando se emplea en la construcci�n de los radares y en el radio. Absorbe considerablemente los rayos ultravioletas y los rayos X, y por eso se utiliza en forma de l�minas para ventanas o escudos protectores.

Es un vidrio blando a baja temperatura que permanece con cierta plasticidad en un rango de temperatura, lo cual permite trabajarlo y grabarlo con facilidad. Las piezas del material conocido como cristal cortado est�n hechas con este vidrio. Asimismo, se utiliza en la elaboraci�n de vidrios �pticos, para lo cual se a�ade �xido de lantano y tono. Estos vidrios dispersan la luz de todos los colores. Son excelentes lentes para c�maras fotogr�ficas porque con una correcci�n m�nima dan luz de todos los colores y la enfocan de manera uniforme en el plano de la pel�cula. Si no fuera as�, unos colores ser�an m�s intensos que otros en una fotograf�a, y no se lograr�an im�genes tan reales.

Si nos fijamos en la tabla II.1, vemos que el vidrio de plomo tambi�n tiene una proporci�n de potasio. El potasio hace que el material sea m�s quebradizo, pero el plomo resuelve el problema. Este tipo de vidrio, con estas propiedades tan peculiares, fue inventado cuando se trataba de resolver el problema de la fragilidad del vidrio con potasio. Como te podr�s imaginar, es m�s caro que el anterior.

EL VIDRIO DE BOROSILICATO

Naci� en 1912. Despu�s de la s�lice, su principal componente es el �xido de boro. Es pr�cticamente inerte, m�s dif�cil de fundir y de trabajar. Los �tomos de boro se incorporan a la estructura como Si-O-B, y su forma de vibrar es como la que se presenta en la figura 20 (b). Tiene alta resistencia a cambios bruscos de temperatura, pero no tan alta como la del vidrio de s�lice puro, pues aun cuando presenta el mismo tipo de vibraci�n, la longitud de los enlaces var�a m�s cuando est� presente el boro y el material tiene un coeficiente de dilataci�n mayor. El valor de este coeficiente es 0.000005 cent�metros por grado cent�grado. Esto quiere decir que por cada grado cent�grado que aumenta la temperatura, el vidrio se agranda 0.000005 cent�metros. Muy poco, �verdad? Por eso se utiliza en la elaboraci�n de utensilios de cocina para el horno y de material de laboratorio, pues es muy resistente al calor y a los cambios bruscos de temperatura. Estos objetos no se hacen de vidrio de s�lice puro porque su manufactura es complicada, ya que tienen que alcanzar temperaturas de 1650�C para hacerlo.

EL VIDRIO DE S�LICE

Formado con 96% de s�lice es el m�s duro y el m�s dificil de trabajar, pues es necesario emplear una costosa t�cnica al vac�o para obtener un producto para usos

especiales, que transmite energ�a radiante del ultravioleta y del infrarrojo con la menor p�rdida de energ�a. Tambi�n existe otra novedosa t�cnica en cuya primera etapa se utiliza vidrio de borosilicato que se funde y se forma, pero con dimensiones mayores a las que se desea que tenga el producto final. Este art�culo se somete despu�s a un tratamiento t�rmico, con lo cual se transforma en dos fases v�treas entremezcladas, es decir, en dos tipos de vidrios diferentes entremetidos uno en el otro. Uno de ellos es rico en �lcali y �xido de boro, adem�s de ser soluble en �cidos fuertes (clorh�drico y fluorh�drico) calientes. El otro contiene 96% de s�lice, 3% de �xido de boro y no es soluble. Esta �ltima es la composici�n final del vidrio de s�lice.

En la segunda etapa de fabricaci�n el art�culo se sumerge en un �cido caliente, para diluir y quitar la fase soluble. El vidrio que tiene grandes cantidades de s�lice, y que no se disuelve, forma una estructura con peque�os agujeros, llamados poros. Posteriormente se lava el vidrio para eliminar el �cido b�rico y las sales que se forman, concluyendo con un secado.

En la tercera y �ltima etapa el art�culo se calienta a 1 200� C, y se observa una contracci�n de aproximadamente 14%. Esto quiere decir que su tama�o disminuye en ese porcentaje. Los poros desaparecen. Su estructura se consolida sin que se produzca ninguna deformaci�n. Los gases contenidos en el interior son desorbidos y el vidrio adquiere una apariencia perfectamente transparente y herm�tica.

Los vidrios que contienen 96% de s�lice tienen una estabilidad tan grande y una temperatura de reblandecimiento tan elevada (1 500�C) que soportan temperaturas hasta de 900�C durante largo tiempo. A temperaturas m�s altas que �stas puede producirse una desvitrificaci�n y la superficie se ve turbia. Por todas estas propiedades se utilizan en la fabricaci�n de material de laboratorio, que requiere una resistencia excepcional al calor, como sucede con los crisoles, los tubos de protecci�n para termopares, los revestimientos de hornos, las l�mparas germicidas y los filtros ultravioletas (figura 21).

Figura 21. Representaci�n esquem�tica de un monocromador de un espectrofot�metro infrarrojo.

La s�lice es un material el�stico casi perfecto. Cuando se deforma debido a una fuerza externa, r�pidamente regresa a su forma original. No pierde su estructura

qu�mica ni siquiera con el calor, raz�n por la cual este tipo de vidrio es el m�s cotizado.

C�MO DARLE COLOR AL VIDRIO

Los cuatro tipos de vidrio qu�micamente diferentes que hemos descrito pueden adquirir color f�cilmente si se les a�aden impurezas de metales de transici�n a las mezclas utilizadas. Esto no afecta ninguna de las dem�s propiedades. En la antig�edad, el vidrio estaba inevitablemente coloreado por las impurezas que de manera natural contienen las arcillas y por la contaminaci�n en los crisoles de fusi�n. El primer vidrio relativamente incoloro se obtuvo a principios de la era cristiana, en Roma, pero el primero que realmente no tuvo color no se logr� sino hasta el sigloX en Venecia.

Las investigaciones en los �ltimos 50 a�os acerca de c�mo colorear el vidrio han sido muy importantes, ya que no se han perseguido s�lo fines art�sticos y ornamentales, sino tambi�n cient�ficos, como por ejemplo, la elaboraci�n de filtros y lentes de color para los sistemas de se�ales de transportes, que exigen un control muy riguroso de la transmisi�n de la luz a trav�s del vidrio en todo el espectro.

Existen principalmente tres formas de darle color al vidrio. Una es por medio de los colores de soluci�n, donde el color se produce porque el �xido met�lico presente absorbe la luz de la regi�n visible del espectro, y deja pasar la que corresponde a algunos colores, que son los que se ven. De esta forma el cobre absorbe la luz con longitudes de onda que pertenecen a todos los colores, menos la vinculada al color rojo rub�, cuando est� en estado de oxidaci�n +1, o al verde, cuando su estado de oxidaci�n es +2. Por eso un vidrio que contenga Cu+1 se ver� rojo rub�, y con Cu+2 ser� verde. El cobalto siempre absorbe la luz con todas las longitudes de onda menos la que produce el color azul, y as�, de la misma manera, el vanadio, el manganeso, el titanio, el cromo, el hierro y el n�quel producen sus propios colores. En la figura 22 a) y b), se localizan en un mapa de la Rep�blica mexicana los diferentes yacimientos de estos metales.

Figura 22. a) Ubicaci�n de metales en la Rep�blica Mexicana.

Figura 22. b) Ubicaci�n en la Rep�blica Mexicana de metales que dan coloraci�n al vidrio.

La segunda forma de darle color es por medio de una dispersi�n coloidal. Ésta consiste en part�culas submicrosc�picas suspendidas en el vidrio, que reflectan o dispersan selectivamente los rayos de luz de un color. Por ejemplo, el selenio combinado con sulfuro de cadmio produce part�culas en el vidrio que dispersan toda la luz, menos la de color rojo. Aqu� el color depende de la concentraci�n y el tama�o de las part�culas, no tanto del elemento por el que est�n formadas. El color rub� se puede producir con oro y cobre en su estado elemental, o por seleniuros y sulfuros en soluci�n.

Cuando el cobre se calienta con la s�lice a temperaturas muy altas se deposita en forma de escamas y produce tambi�n el color rub�, pero ahora por medio de part�culas macrosc�picas, que es la tercera forma de darle color al vidrio. Con esta misma t�cnica se puede producir el vidrio opaco, porque las escamas que se forman dentro provocan que la luz se difracte en el interior del vidrio, quit�ndole transparencia. Tambi�n se forma un tipo de vidrio alabastro, que es como un m�rmol transl�cido, generalmente con visos de colores. Las estructuras internas que se forman para producir estos efectos son poco conocidas, pero esto no impide que se utilicen en aparatos de alumbrado de luz difusa y en art�culos de ornato.

Seg�n reza el proverbio: "En este mundo traidor nada es verdad, nada es mentira, todo es seg�n el color del cristal con que se mira", pero, �qu� le pasa a la luz cuando

atraviesa un vidrio rojo? La luz que vemos salir es del mismo color que el vidrio, pero �por qu�? Todos sabemos que la luz blanca est� formada por todos los colores del arcoiris. �D�nde quedaron los otros colores en la luz que atraves� el vidrio? Aunque no lo creas, se quedaron en �l. El vidrio rojo absorbe todos los colores y s�lo deja pasar al rojo. En cambio si mandas un rayo de luz blanca a trav�s de un vidrio transparente de suficiente espesor, lo que observar�s es la separaci�n de todos los colores del arcoiris. Como puedes ver, el vidrio tiene propiedades de dispersi�n �ptica muy especiales, �no crees?

Cada tipo de vidrio que encontramos a nuestro paso es el producto de una composici�n determinada y de la forma en que �sta fue trabajada. A pesar de que los reactivos principales de los diversos vidrios est�n, como ya vimos, en la tabla II.1, se pueden obtener vidrios de diferentes caracter�sticas manejando la temperatura, el tiempo de enfriado y todas las variantes que existen alrededor de la manufactura del vidrio. Una segunda clasificaci�n se basa en su funci�n m�s que en su composici�n. De esta forma podemos tener los siguientes ejemplares.

EL VIDRIO DE SEGURIDAD

�Por qu� es diferente cuando se rompe el vidrio de la ventana de una casa que cuando se rompe el de un coche? �Por qu� el de la casa se rompe como un vaso y el otro no? �Qu� es lo que hace que el del coche quede hecho pedacitos? Indudablemente, la respuesta est� en la forma en que se fabric� cada uno de ellos. El vidrio que se utiliza en los coches es de seguridad, y evita que en un accidente se corran mayores riesgos cuando llega a romperse.

Para elaborar un vidrio de seguridad es necesario elegir placas que no tengan distorsiones, pegarlas, cortarlas y agujerarlas hasta que tengan la forma deseada. Para elaborar el vidrio de seguridad simple, conocido con el nombre de Security, estas placas se tienen que meter al horno para calentarlas a cierta temperatura y despu�s enfriarlas con aire, proceso que se conoce como templado. Esto provoca una serie de tensiones, ya que la superficie queda sometida a fuerzas de compresi�n, mientras que en el centro existen fuerzas de tensi�n. En el interior del vidrio, donde las fuerzas de tensi�n se incrementan por el templado, la fuerza del material es casi ilimitada porque est� pr�cticamente libre de imperfecciones. Esto se debe a que los enlaces entre los �tomos tienen la misma fuerza y por lo tanto disminuyen hasta un m�nimo las tensiones internas. Ning�n �tomo jala m�s que el otro, y esto le da una fortaleza adicional. Tambi�n se suele poner una placa de pl�stico transparente entre dos l�minas de vidrio, lo cual, adem�s de hacerlo m�s resistente, lo hace m�s seguro, porque al romperse se fraccionar� en numerosos trozos peque�os, sin producir astillas, evitando con esto que queden pedazos de vidrio cortantes.

Los conocidos vidrios antibalas, ofrecen seguridad contra asaltos o ataques terroristas. Antes de la aparici�n de las armas de fuego, el blindaje habitual de los combatientes eran el casco, la armadura y el escudo, pero se volvieron in�tiles ante las balas. Fue entonces que apareci� un blindaje m�s complicado que ten�a al vidrio como la base de su protecci�n. Quiz� te resulte dif�cil imaginar que en verdad existe un vidrio tan resistente que soporte el impacto de las balas, pero s� existe. Se conoce con el nombre de vidrio de seguridad combinado, y est� formado por dos o m�s placas entre las que se colocan l�minas de pl�stico, que act�an como planchas de uni�n. Todas las

capas prensadas se pasan a un autoclave, someti�ndolas a altas presiones y temperaturas. As� se forma una unidad de elevada resistencia que no pierde su transparencia, y que en efecto es a prueba de balas. En general son vidrios muy gruesos. Cada capa intermedia tiene alrededor de 0.40 mm de espesor, y puede tener muchas. A veces se le pone una trama de alambre, que adem�s de darle fortaleza adicional le da un efecto decorativo muy fino, que resulta �til e interesante en el acristalado de puertas, como se ve en la figura 23.

Figura 23. Vidrio Security para puertas y ventanas.

En 1914 apareci� el primer vidrio blindado para algunos autom�viles. Estaba fabricado con planchas de acero y vidrios, que formaban dos capas con una red de acero en el centro. En 1920 se fabricaron con materiales cada vez m�s resistentes y con dise�os y espesores adecuados, y empezaron a usarse tambi�n en los bancos. Las condiciones que deben reunir los vidrios blindados son: estabilidad y duraci�n, resistencia mec�nica y qu�mica a la acci�n del calor y de las radiaciones, facilidad de aplicaci�n y eficacia de protecci�n para un peso y un volumen aceptable. Este tipo de vidrio debe reunir muchas caracter�sticas, pues aunque su principal funci�n es proteger, tambi�n es deseable que sea est�tico, que nos permita ver hacia afuera igual que un vidrio com�n, que no se deshaga despu�s de estar tres a�os al Sol y que sea lo suficientemente ligero para ponerlo en una puerta.

EL VIDRIO AISLANTE

En M�xico el clima es sumamente bondadoso, por lo que dif�cilmente pensar�amos en un tipo de vidrio para las ventanas que ayudara a mantener elevada la temperatura de una habitaci�n. Pero en los pa�ses en los que la nieve cae durante seis meses este tipo de vidrio s� es muy importante porque ayuda a disminuir la energía necesaria para calentar el lugar.

Los acristalados aislantes se fabrican montando dos o m�s placas separadas entre s�, de forma que los espacios intermedios permanezcan herm�ticamente cerrados y deshumidificados para que conduzcan lo menos posible el calor. En los bordes del vidrio se colocan nervios distanciadores soldados con esta�o, como se muestra en la figura 24. De esta forma tenemos dos placas de vidrio que no se tocan, separadas por aire que no puede transmitir el calor con facilidad, y as� se evita que se escape la energ�a. Al mismo tiempo, una ventana de este tipo amortigua considerablemente los ruidos, lo cual siempre es una ventaja adicional.

Figura 24. Vidrio aislante.

Tambi�n podemos obtener vidrio que sea un aislante el�ctrico, sobre todo si lo fabricamos con vidrio s�dico-c�lcico. Son necesarios para fabricar focos, tubos de radio, aislantes de l�neas telef�nicas y de transmisi�n de energ�a. Para que te des una idea de lo especial de este vidrio, piensa en que cuando enciendes un foco lo que quieres es que la corriente el�ctrica se dirija hacia el filamento y no se conduzca por el vidrio hacia afuera. Para equipo m�s especializado, como los tubos de alto voltaje para rayos X o aceleradores Van de Graaff de corriente continua (figura 25), el vidrio tiene que ser m�s resistente y entonces se utiliza el que se elabora con 96% de s�lice. El acelerador Van de Graaff de corriente continua se utiliza para mover con gran velocidad part�culas como los protones. Para hacerlo necesita generar una gran diferencia de potencial, por lo cual precisa una alta eficiencia y un control de la energ�a. Un vidrio aislante ayuda a conseguir esta eficacia.

Figura 25. Esquema del acelerador Van de Graff para electrones (Instituto de F�sica de la UNAM).

EL VIDRIO DIEL�CTRICO

A los materiales que pueden polarizarse en presencia de un campo el�ctrico se les conoce como diel�ctricos. Polarizar quiere decir que las mol�culas o los �tomos se convierten en dipolos, acomodando todas sus cargas negativas hacia un lado y las positivas hacia otro. Los dipolos el�ctricos se acomodan en la misma direcci�n que el campo el�ctrico local que los produce. Son importantes porque una vez formados son capaces de conducir la electricidad, pero antes no. Un vidrio diel�ctrico se obtiene a partir de arcillas ricas en plomo y se utiliza para fabricar cintas para los condensadores electr�nicos. Estos materiales necesitan una gran resistencia, por lo que se suele utilizar tambi�n vidrio de 96% de s�lice y cuarzo fundido.

EL VIDRIO CONDUCTOR

Para que un vidrio tenga una conductividad el�ctrica apreciable, en su elaboraci�n se tiene que elevar la temperatura a 500�C, o recubrirlo con una pel�cula conductora de

metales, �xidos alcalinos o aleaciones, en cuyo caso el que conduce es el metal que se le pone y no tanto el vidrio.

EL VIDRIO PROTECTOR CONTRA EL SOL

Este vidrio refleja la luz del Sol. La capa de recubrimiento que lleva incorporada, adem�s de reflejar puede presentar diversas tonalidades de color, como plateado, bronce, verde o gris. Se coloca en el espacio intermedio y en la capa interior de la placa externa. De esta forma se hace el vidrio polarizado y el de tipo espejo. Los espejos que se instalan en las ventanas de los edificios modernos son precisamente para proteger contra el Sol.

�stos son algunos ejemplos de los vidrios que existen y de las aplicaciones que se les pueden dar. Desde luego, no esperamos abarcar todos los usos porque �stos dependen de la capacidad imaginativa del hombre, que es ilimitada. Sin embargo, creemos que es una muestra de todo lo que se puede hacer con este caprichoso material.

En el siguiente cap�tulo hablamos de las propiedades generales del vidrio como compuesto.

http://joseluismesarueda.com/documents/TEMA_7_001.pdf

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Ladrillos refractarios: [[1]]

cat.: maó refractari m.; eng.: firebrick

m. Ladrillo usado para soportar temperaturas altas y cambios de temperatura bruscos; se los emplea en chimeneas y hornos por su alta resistencia.

Contenido

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1 Descripción Ampliada o 1.1 Ladrillos Refractarios con Alto Contenido en Alúmina o 1.2 Ladrillos Refractarios con Alto Contenido de Sílice o 1.3 Características de los Ladrillos Refractarios

2 Artículos Relacionados 3 Enlaces Externos

Descripción Ampliada

Los Ladrillos Refractarios utilizados son de dos tipos, según su contenido de arcillas con sílices o alúminas. Sus características les permite soportar temperaturas muy elevadas, aunque ambos se comportan de diferente manera.

Ladrillos Refractarios con Alto Contenido en Alúmina

Estos ladrillos tienen un coeficiente de dilatación térmica muy bajo, por lo cual están preparados para soportar altas temperaturas y luego se enfrían sin llegara presenatr dilataciones o deformaciones significativas que lo afecten.

Son ladrillos de alto coste porque son esacasas las arcillas con que se fabrican.

Ladrillos Refractarios con Alto Contenido de Sílice

Estos ladrillos pueden soportar altas temperaturas, y a diferencia de los anteriores, se dilatan de manera considerable cuando son sometidos a fases alternativas y continuas de calor y frío. Dichos cambios bruscos de temperatura los afecta de tal modo, que finalmente los desintegra.

Se los emplea en aquellos sitios donde las temperaturas altas son continuas.

Características de los Ladrillos Refractarios

El color que adoptan estos ladrillos se debe al proceso de fabricación; pueden ser amarronados ó pardo blancuzcos.

Piezas de alta densidad. Poseen textura lisa y homogénea. Baja conductividad térmica. Alto punto de fusión.

Los ladrillos son masa de barro o arcilla de forma rectangular que, después de cocida, sirve para construir muros, habitaciones, etc. Los diseños, texturas, colores, formas o dimensiones pueden variar tanto como el fabricante desee.

Cada una de las caras de un ladrillo tiene un nombre:

- Hundido: es el nombre de la depresión de una de las caras del ladrillo. Los ladrillos tipo macizo la tienen.

- Tizón: se denomina así a los lados cortos.

- Asiento: son las caras largas del ladrillo.

- Soga: cada lado largo del ladrillo.

Colores y texturas:

Los diferentes colores de los ladrillos tienen que ver con el tipo de arcilla empleado en su fabricación. En algunos casos, también intervienen en el color la adhesión de algún mineral y la temperatura de cocción. No es raro encontrar ladrillos negros, blancos, amarillos o rojos.

En cuanto a las texturas, éstas dependen de los moldes utilizados en la fabricación, por lo que pueden ser de lo más variadas: ralladas, punteadas, con motivos decorativos, etc., y tener dibujos en una sola de sus caras o en todas.

Tipos de ladrillos:

- Macizos: son planos y tienen, en una de sus superficies, un nivel más bajo que las restantes (cara hundida). Esta depresión sirve para unir los ladrillos unos con otros cuando se la rellena con materiales de agarre.

- Especiales: son de formas variadas por lo que solucionan el toque final de las paredes decoradas. Los hay rematados con doble canto, terminados en curvas, con ángulos esquinados y con puntas redondeadas.

- Perforados: tienen agujeros que los atraviesan de lado a lado y que cumplen la función del hundido de los ladrillos estándar.

- Huecos: constituyen una verdadera muralla contra la humedad. Pesan muy poco y tienen múltiples aplicaciones en la construcción, como la de levantar dobles muros entre los cuales insertar materiales antirruidos o aislantes. También son llamados rasillas.

Existen diferentes calidades de ladrillos. Los de interior no se deben usar para muros exteriores; los de calidad especial se emplean para levantar muros en lugares de clima duro y los de calidad corriente son los de uso más habitual.

Recristalización. La recristalización es la reagrupación de los elementos en nuevos cristales. La reagrupación atómica puede formar minerales nuevos o cristales nuevos de los minerales que ya estaban presentes. Si se comprime un cristal hasta producir una deformación plástica, (planos de deslizamiento), y se suprime la presión deformante, queda una presión residual interna, producida por la deformación, debida a la curvatura o torsión del retículo adyacente a los planos de deslizamiento. Esta energía de deformación acumulada, es la "fuerza que produce" la recristalización de los materiales comprimidos.