Recurso

Fundamentos del vidrio

Cómo se hace el vidrio

Hasta mediados del siglo XX, los paneles de vidrio se fabricaban dibujando o moldeando vidrio fundido, y luego puliendo las imperfecciones. En 1959, se inventó el proceso de vidrio flotado, eliminando la necesidad de pulir y, por lo tanto, reduciendo la mano de obra requerida. El proceso de vidrio flotado es cómo las 25 plantas de Guardian en todo el mundo hacen su vidrio.

El proceso del vidrio flotado comienza con una mezcla de materias primas, que incluye aproximadamente 60% de cuarzo, 20% de sosa y sulfato, y 20% de piedra caliza y dolomita. Agitadores enormes aplastan y luego procesan estos materiales en una mezcla. Una mezcla que comprende aproximadamente el 80% de esta mezcla y el 20% del vidrio de desecho reciclado se alimenta al horno y se funde a aproximadamente 1600° C. El resultado es una tiza-natron-silicato de vidrio. Después de refinar la mezcla fundida, el vidrio fundido se introduce en el recipiente de acondicionamiento y se deja enfriar a aprox. 1200° C antes de fluir sobre un caño refractario en un baño de estaño líquido.

El vidrio fundido se extiende uniformemente sobre la superficie de este baño de estaño líquido, "flotando" sobre el estaño líquido con su tensión y densidad superficial inherente, que es más pesada que la densidad del vidrio líquido. Como resultado, el vidrio fundido se moldea suave y uniformemente a la forma de la superficie del estaño líquido. Reduciendo la temperatura en el baño de estaño de aprox. 1000 ° C hasta aprox. 600 ° C convierte una masa viscosa de vidrio fundido en una lámina de vidrio sólido que se puede levantar directamente de la superficie del baño de estaño al final del proceso de flotación.

Propiedades del vidrio

El vidrio flotado normal tiene un tinte ligeramente verdoso. Esta coloración se puede ver principalmente a lo largo del borde del vidrio y es causada por el óxido férrico que existe naturalmente en las materias primas. Al seleccionar materias primas extremadamente pobres en óxido férrico, o al someterse a un proceso de blanqueo químico, la masa fundida se puede convertir en un vidrio absolutamente blanco y de color neutro. Guardian produce este tipo de vidrio, llamado Guardian UltraClear® ™.

Vidrio tintado se puede producir utilizando masa coloreada. Los aditivos químicos en la mezcla permiten que se produzcan vidrio de color verde, gris, azul, rojizo y bronce durante ciertos períodos de líneas de producción flotantes. Cambiar el color del vidrio en la tina significa naturalmente una cantidad considerable de trabajo y un mayor costo debido a la chatarra y la pérdida de productividad. Por lo tanto, sólo se produce para campañas especiales.

La mayor parte de la producción de vidrio de hoy en día es de vidrio flotado, con espesores que generalmente van de 2 a 25 mm y un tamaño estándar de 3.21 x 6 m que se utiliza para el procesamiento posterior.

La necesidad de recubrimientos de vidrio

Las definiciones físicas de luz, energía y calor están descritas por longitudes de onda definidas del espectro electromagnético. Cuando las longitudes de onda golpean un objeto, ciertas longitudes de onda se reflejan, absorben y transmiten a través del objeto. Guardian Glass aplica recubrimientos al vidrio flotado para manipular las longitudes de onda que se reflejan, absorben y transmiten para cumplir con los requisitos funcionales y estéticos.

Por ejemplo, diseñando recubrimientos de vidrio que reduce el calor solar requiere controlar la radiación emitida por el sol que golpea la tierra. Los recubrimientos Guardian Glass están diseñados para reflejar las longitudes de onda infrarrojas (calor solar) mientras que al mismo tiempo transmiten las longitudes de onda de la luz visible (luz diurna) a través del vidrio.

Aplicando recubrimientos a vidrio

Los recubrimientos de vidrio flotado se producen en grandes cantidades, principalmente en 2 técnicas. Uno es el proceso de pirólisis química, también llamado recubrimiento duro, que ocurre en línea durante la producción de vidrio en la línea de flotación. Los óxidos metálicos se hornean permanentemente en la superficie y son muy duros (recubrimientos duros) y resistentes, pero sus propiedades son muy limitadas debido a su estructura simple.

Guardian Glass se centra en el segundo proceso de recubrimiento denominado proceso de deposición al vacío o pulverización con magnetrón. La salpicadura de magnetrón deposita los óxidos metálicos en el vidrio perfectamente en una secuencia diseñada para lograr excelentes propiedades ópticas y térmicas. El vidrio se envía a un revestidor con cámaras de vacío, cada una diseñada para aplicar una capa de ese material al vidrio.

El material (que es una placa metálica) que se va a depositar sobre la superficie del vidrio se monta en un electrodo que tiene un alto potencial eléctrico. El electrodo y el material están aislados eléctricamente de la pared de la cámara de vacío. El fuerte campo eléctrico (electrones rápidos) ioniza el gas de argón. Los iones argón acelerados son capaces de separar el material del objetivo al chocar con él, que luego entra en contacto con el vidrio, donde se deposita sobre la superficie de manera uniforme.

Aislamiento térmico

Los arquitectos y consumidores exigen un mayor aislamiento térmico de las envolturas de sus edificios para satisfacer los requisitos económicos, ecológicos y de confort. Guardian está trabajando incansablemente para mejorar el rendimiento del edificio sin sacrificar la luz natural que las personas desean. Las motivaciones detrás de un mayor aislamiento térmico son:

Económico
Los propietarios y administradores de edificios están dispuestos a invertir en soluciones que reduzcan sus costos de energía. Los avances tecnológicos de las últimas tres décadas han producido sistemas y equipos que pueden recubrir vidrio aislante de alta tecnología con recubrimientos neutros delgados como una cuchilla utilizando procesos de bajo costo. Esta tecnología ahora se aplica a millones de metros cuadrados de áreas acristaladas de ventanas y fachadas.

Ecológica
La conciencia del consumidor y la industria para la sostenibilidad ambiental ha crecido rápidamente dentro de la industria de la construcción. Debido a sus ingredientes naturales y propiedades superiores de equilibrio de energía, el vidrio es un elemento clave para reducir los costos de calefacción y refrigeración y para lograr los objetivos de los programas de certificación reconocidos a nivel mundial para la construcción de edificios sostenibles y amigables con el medio ambiente.

Comodidad
Un mejor aislamiento térmico reduce las corrientes de aire desagradables de las áreas de acristalamiento, sin sacrificar los beneficios de la luz del día que hacen que las personas se sientan mejor y más productivas.

Vidrio aislante

Para lograr propiedades de aislamiento térmico, dos o más paneles de vidrio flotante se combinan con un espaciador para formar una unidad de vidrio aislante (IGU). Esto reduce la pérdida de aire acondicionado, lo que reduce los gastos de calefacción en los meses más fríos y los costos de aire acondicionado en los más cálidos.

Hasta hace muy poco, la mayoría de las IGUs se han producido utilizando espaciadores de aluminio. El aumento de los requisitos ha creado alternativas termotécnicamente mejoradas que están ganando terreno en la producción de vidrio aislante. Los perfiles de acero inoxidable extremadamente delgados que poseen una conductividad del calor considerablemente reducida en comparación con el aluminio son la alternativa más frecuente. Sin embargo, son similares al aluminio en cuanto a su estabilidad mecánica y capacidad de difusión.

El vidrio aislante puede aumentar su rendimiento de aislamiento térmico mediante tres técnicas adicionales:

Recubrimientos Low-E
Recubrimientos por pulverización catódica diseñados para aumentar el aislamiento térmico, como muchos Guardian SunGuard ® recubrimientos, se pueden aplicar a la superficie #2 o #3 (dependiendo del clima).

Gas en el interespacio
El interespacio hermético resultante se llena a menudo con un gas inerte de aislamiento térmico especialmente alto. El ancho del espacio intermedio del panel depende del gas inerte que se utiliza. El argón se usa más a menudo, el criptón es más raro. Para alcanzar su eficiencia óptima de aislamiento térmico, el argón necesita un espacio intermedio de 15 - 18 mm; El criptón solo necesita de 10 a 12 mm para obtener mejores resultados de aislamiento. El interespacio suele estar lleno al 90% de su capacidad. El criptón es muchas veces más caro que el argón, ya que es más raro.

Triple acristalamiento
Especialmente para proyectos en los que la certificación de sostenibilidad es una prioridad, el triple acristalamiento (con 3 placas de vidrio) mejora aún más el rendimiento del aislamiento térmico.

Vidrio de protección solar

La arquitectura moderna sigue utilizando más y más vidrio, en gran parte gracias a los avances en la protección solar de vidrio. El vidrio de protección solar reduce el efecto invernadero que se produce principalmente en el verano debido a que las habitaciones pueden calentarse hasta el punto en que se vuelven desagradables, al tiempo que reduce dramáticamente los costos operativos de un edificio durante todo el año. El vidrio de protección solar ofrece:

Economías de recursos financieros
El vidrio de protección solar minimiza la cantidad de energía térmica que penetra en un edificio, lo que limita los costos extremos del aire acondicionado, ya que cuesta mucho más enfriar el interior de un edificio que calentarlo. Las superficies de ventanas y fachadas grandes permiten una gran cantidad de luz en el interior del edificio, evitando así el uso excesivo de rayos artificiales.

Beneficios ecológicos
La energía se ahorra al reducir la cantidad de energía de enfriamiento o las fases de la luz artificial, lo que ayuda a reducir el impacto humano en el medio ambiente. En este contexto, es una consecuencia lógica certificar este tipo de productos de vidrio de protección solar de acuerdo con la aprobación mundial sistemas de certificación para construcciones sostenibles , tales como LEED, Breeam y Passive House.

Comodidad
La energía solar puede ser la causa principal de una habitación sobrecalentada, lo que hace que los ocupantes se sientan incómodos. La arquitectura actual, que se esfuerza por crear áreas de vida y de trabajo cercanas a la naturaleza, abiertas y espaciosas, se ha alejado de esta forma opaca de construcción hacia la transparencia. Por lo tanto, es esencial dominar los parámetros esenciales de la protección solar con vidrio para crear un interior funcional y cómodo.

Vidrio de control de ruido

El sonido normalmente se transporta a través del aire y a través de objetos sólidos. La intensidad de la variabilidad en la presión se llama presión de sonido, y puede ser extremadamente variable, desde el tictac de un reloj hasta la grieta de un disparo. Se utilizan tres métodos para controlar una amplia variedad de sonidos:

Espesor
La regla general es que generalmente cuanto más grueso es el panel por unidad de superficie, mayor es la reducción de ruido. Por lo tanto, la eficiencia del aislamiento aumenta a medida que aumenta el espesor del vidrio.

Estructura aislante
El vidrio aislante doble o triple es un sistema de masa-masa-masa: ambos paneles externos (masas) están separados entre sí por el aire o el gas que llena el interespacio. El espacio interior amortigua las vibraciones del panel exterior antes de que alcancen el segundo panel interior, y la regla es que cuanto más grande sea el espacio intermedio, más efectiva será la reducción de ruido. Pero esto solo es posible en un grado limitado, ya que este proceso también reduce el aislamiento térmico.

Laminación
El efecto de reducción de ruido de un vidrio más grueso y pesado puede optimizarse aún más mediante el uso de una capa intermedia flexible (PVB) para conectar dos paneles de vidrio individuales. Con esta solución, el grosor y el peso del espacio siguen siendo los mismos; sin embargo, el panel se “suaviza” y, por lo tanto, aumenta su capacidad de aislamiento en términos de ondas de sonido.

Vidrio de Seguridad

Un componente debe ser confiable si va a ser seguro de usar. Los fabricantes de vidrio reconocieron este hecho hace más de 100 años y aplican este principio a la fabricación de vidrio en la actualidad. Hay disponible una amplia gama de vidrios de seguridad que se usan individualmente o en combinación con otros tipos de vidrios en la construcción de edificios. Los tres tipos principales de vidrio son: vidrio templado de seguridad, vidrio laminado de seguridad y vidrio reforzado con calor.

Vidrio completamente templado
De cuatro a cinco veces mayor resistencia a la tracción que el vidrio recocido del mismo espesor y, por lo tanto, puede manejar fuerzas de succión o de impacto mucho más elevadas. Sin embargo, si se produce una falla debido a una sobrecarga, entonces el vidrio se fracturará en una masa de piezas conectadas de forma suelta que presentan un menor riesgo de lesiones que los fragmentos de bordes afilados producidos por el vidrio convencional roto.

El vidrio completamente templado es resistente a los golpes de objetos blandos y deformables como el cuerpo humano. El vidrio de 6 mm de grosor y totalmente templado es especialmente adecuado para su uso en aplicaciones de vidrio de superficie grande en gimnasios y salas de deportes.

Vidrio templado empapado en calor
En cada vidrio básico hay cantidades extremadamente bajas de cristales de sulfuro de níquel (NiS) que se introducen inevitablemente en el vidrio a través de las materias primas. El período de enfriamiento extremadamente rápido durante el proceso de templado "congela" las partículas de NiS en una modificación de cristal a alta temperatura. Por ejemplo, cuando el calor se aplica posteriormente a través de la absorción de energía solar, esta estructura cristalina puede cambiar debido a que el volumen de los cristales aumenta, y esto puede hacer que el vidrio se rompa repentinamente tan pronto como las partículas superen un tamaño crítico. Todos los vidrios y paneles relevantes para la seguridad, como el vidrio de fachada, que estarán expuestos a alteraciones de alta temperatura, deben someterse a la prueba adicional de remojo térmico.

Vidrio de seguridad laminado
El vidrio de seguridad laminado es un componente clave en la arquitectura moderna. La conexión permanente de dos o más vidrios de un solo panel con polivinil-butiraltrio adhesivo, elástico y altamente resistente al desgarro (PVB) crea un elemento multifuncional del vidrio, que puede manejar altas fuerzas estáticas y tareas constructivas además de su transparencia dada.

El efecto de seguridad del vidrio de seguridad laminado se basa en la resistencia a la tracción extremadamente alta de la capa intermedia de PVB y su excelente adhesión a la superficie de vidrio adyacente. Sin embargo, en términos de estrés mecánico, como el impacto, impacto o influencia de otras fuerzas que rompen el vidrio, los fragmentos se adhieren a la capa de PVB, de modo que el vidrio de seguridad laminado generalmente conservará su estabilidad bajo carga. Esto deja la abertura acristalada cerrada, lo que reduce considerablemente el riesgo de lesiones debido a la adherencia de las virutas. Dependiendo del uso del vidrio de seguridad laminado, se pueden colocar varias capas intermedias de PVB entre dos vidrios para satisfacer las necesidades que tienen requisitos más estrictos.

Opciones de diseño

Durante siglos, las generaciones han utilizado vidrio para rellenar "agujeros de luz" en paredes exteriores masivas. Esto ha cambiado drásticamente en las últimas tres décadas. Hoy en día, el vidrio en sí mismo forma y da forma al espacio y crea recintos en las habitaciones, creando así una arquitectura transparente que permite a las personas sentirse cerca de la naturaleza. El acabado de un vidrio en una fachada siempre influye en sus propiedades reflectivas, que pueden variar desde su fabricación hasta que el vidrio sea muy reflectivo, refleje un color general o tenga un reflejo débil.

Técnica de Serigrafía
La serigrafía se dedica principalmente a pintar áreas parciales y se utiliza para un color de diseño específico que se une firmemente con la superficie de vidrio y el revestimiento en el siguiente proceso de revenido. Esta tecnología es adoptada para cantidades más grandes y es ideal para los componentes de las gafas de parapeto, ya que es menos adecuada para áreas más grandes y para pintura homogénea.

Vidrios de diseño
Los elementos transparentes pueden convertirse cada vez más en fachadas de decoración visual y funcional. Desde el grabado y el granallado sobre la serigrafía de cerámica hasta el vidrio laminado con láminas internas, el diseño puede ser un adorno o símbolo decorativo o también una ilustración o un tapete en todo.

Serigrafiado directamente sobre el vidrio
La impresión de pantalla a un color directamente sobre el vidrio tiene una larga tradición. La pintura de esmalte o cerámica que es una mezcla de pequeños vidrios molidos y pigmentos de color se presiona con un raspador a través de las partes abiertas del tamiz sobre el vidrio.

Transferencia de impresión en color sobre vidrio
La impresión de transferencia ofrece una alternativa para lograr una impresión de múltiples colores en lugar de la impresión de pantalla de un solo color. También los colores de esmalte y cerámica pueden transferirse a través de impresión digital en láminas de transferencia y, por lo tanto, pueden reproducir motivos de múltiples colores. Estas láminas impresas se fijarán en los lentes que se van a templar. Durante el proceso de templado, estas láminas de transferencia se quemarán sin dejar residuos y los colores pintados se unirán como se describió anteriormente.

Láminas coloreadas en vidrio laminado
Dentro del mismo proceso de laminación existe una gran paleta de láminas de diferentes colores, que se pueden combinar para lograr cada color imaginable en vidrio laminado.

Acristalamiento
A los arquitectos y diseñadores les encanta interrumpir la rectitud, las esquinas y las curvas con curvas suaves. En las aplicaciones de la envoltura del edificio, el vidrio generalmente se dobla a través de un proceso de gravedad térmica. Un panel de vidrio se coloca sobre una forma de flexión y en el horno de flexión calentado hasta 550 - 620℃. Después de haber alcanzado el punto de reblandecimiento, el panel desciende (a través de la gravedad) lentamente hacia el molde de flexión y adopta su forma. El siguiente enfriamiento define la forma del vidrio. El enfriamiento lento, libre de tensión residual, produce un vidrio que puede procesarse aún más, mientras que el enfriamiento rápido crea un vidrio parcial o totalmente templado que no es aplicable para un procesamiento posterior.

Esto recién comienza

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