Tema 13: Vidrio y productos de vidrio. 1.  2.  3.  4.  5.  6. 

Materias primas y estructura del vidrio Propiedades del vidrio. Procesos de fabricación. Tipos y Productos de vidrio para construcción. Aplicaciones del vidrio en construcción. Normativa y Marcado CE de productos de vidrio. 7.  Glosario de Conceptos. MATERIALES I Curso 2014-2015. Ciencia y Tecnología de la Edificación. C. Guadalajara Profesor Ana Mª Marín Palma

El vidrio •  Material cerámico no cristalino, procedente de la fusión de materiales inorgánicos y enfriamiento rápido a una condición rígida (estructura amorfa e isótropa). •  Se obtiene a partir de la sílice, al incluir otros óxidos en su estructura. •  Una vez fundido, el vidrio se conforma fácilmente en caliente, pudiendo obtenerse diferentes productos. •  Los vidrios permiten el paso de la radiación solar hasta un 90 %, por lo que son transparentes a la luz visible y a las radiaciones infrarrojas de onda corta.

A)  ESTRUCTURA CRISTALINA B)  ESTRUCTURA AMORFA (VÍTREA)

Materias primas •  Óxidos formadores: El óxido de silíceo o sílice (SiO4) es el principal componente de los vidrios. En la naturaleza se encuentra en forma cristalina (tetraedros unidos por vértice). •  Óxidos modificadores: Rompen la red de tetraedros de sílice (alcalinos – Na, K – y alcalinotérreos – Ca, Mg ). •  Óxidos intermediarios: No pueden formar vidrios por si mismos. Se incorporan a los vidrios de sílice para modificar sus características.

Tipos de Vidrio •  Por su composición, existen cuatro tipos de vidrio: Componentes (%) Sódico-cálcico

Plomo

Borosilicato

Sílice 96

Sílice Sodio Potasio

70-75 12-18 0-1

53-68 5-10 1-10

73-82 3-10 0,4-1

Calcio

5-14

0-6

0-1

15-40

0-10 5-20

Plomo Boro Aluminio Magnesio

0,5-3 0-4

0-2

2-3

3-4

Vidrio para construcción •  Los productos de vidrio para construcción están hechos, principalmente, con vidrios sódico-cálcicos. •  La sílice constituye la estructura básica, el sodio facilita la fusión y el calcio provee de estabilidad química. •  Tiene el punto de fusión más bajo (es el más barato). •  Fácilmente moldeable. •  Transmite la radiación solar: dejan pasar la luz pero producen efecto invernadero. •  Se puede colorear añadiendo óxidos metálicos. •  Aplicación constructiva: cerramientos.

Propiedades del vidrio •  Dependen de la temperatura (viscosidad). •  Propiedades físicas: Alta densidad (2-4 g/cm3), impermeables Trasparentes (factor solar variable). Baja reacción al fuego y resistencia a choque térmico. •  Propiedades químicas: Estables e inertes (salvo frente a ácidos fuertes y álcalis) •  Propiedades mecánicas: Duro, Resistente a compresión y a la abrasión. Fractura frágil por propagación de defectos (quebradizo)

Energía incidente

Energía reflejada

Energía transmitida

Energía absorbida

Energía remitida

Fabricación de productos de vidrio •  Consta de varias fases: Fusión de las materias primas (hornos continuos). Conformación en caliente: Estirado y laminado (láminas, barras, fibras) Moldeado (colado, soplado o prensado) Tratamiento superficial: flotado (reducción de defectos) impresiones y decoraciones. Recocido: recalentamiento (alivia las tensiones). Templado (opcional): aumenta las tensiones superficiales Enfriamiento controlado: evita la aparición de tensiones.

VIDRIO “float” (Pilkington, 1952)

VIDRIO “float” (Pilkington, 1952)

Tipos de vidrio para Construcción •  Plano: obtenido por laminado o flotado •  Templado: Tratado térmicamente. •  Laminado: Compuesto de láminas de vidrio y adhesivo. •  Tintado: Coloreado en masa (óxidos metálicos). •  Impreso y Decorado: tratado superficialmente •  Termo-crómico y electro-óptico: dopados componentes termosensibles o piezoeléctricos. •  Armado: armado con malla metálica. •  Moldeado: fabricado por moldeo.

con

Productos de vidrio para Construcción •  En función de su aplicación, se pueden clasificar en: •  Cerramientos: ventanas y huecos acristalados (simple y doble) fábricas de bloques muros cortina carpintería vista u oculta vidrio “estructural” •  Paramentos pisables: Suelos de vidrio. •  Vidrio celular: Vidrio muy poroso, con baja absorción y conductividad térmica (Alta RF). •  Fibra de vidrio: Mantas para aislamiento térmico Refuerzo de plásticos y conglomerados •  Fibra óptica: conducción de luz (hormigón translúcido) y sensores de deformación (materiales “inteligentes”).

Vidrio aislante, doble acristalamiento Láminas separadas (por aire deshidratado, gas inerte, vacío) y cerradas herméticamente

Acristalamiento simple

Doble acristalamiento

Vidrio Templado •  •  •  • 

Calentamiento a 600ºC y enfriamiento rápido Incremento de resistencia a flexión (200MPa) Rotura en trozos pequeños poco cortantes Imposibilidad de manipulación posterior

Vidrio Laminado • Compuesto por dos o más láminas de vidrio unidas por materiales adhesivos (butiral de polivinilo (PVB), etilvinil-acetato (EVA)). • La rotura de un vidrio no provoca el colapso del material. • Buen comportamiento frente a impacto (Vidrio de seguridad).

Vidrios tintados (coloreados) •  Adición de óxidos durante el moldeado Fe: verde Se: bronce Co, Ni: Gris •  Reducen la transmisión de radiación solar (aumento de la absorción térmica) •  Excesivo calentamiento •  Necesidad de templado •  Difícil de reponer (variaciones cromáticas)

Vidrios tintados (coloreados)

VIDRIO con capa electro-óptica

Variación de las propiedades ópticas al pasar una corriente eléctrica.

VIDRIO con capa termocrómica Variación de las propiedades cromáticas al transmitirle calor.

Vidrio impreso • En una de sus caras tiene un dibujo grabado. • Vidrios templados, laminados, armados.

Vidrio armado • Se incrusta en su interior una malla metálica en forma de retícula. • Si se rompe, los pedazos de vidrio quedan unidos al alambre evitando su caída • Diferencia de comportamiento ante el calor o el frío del vidrio y el metal

Vidrio moldeado • Prensado de una masa fundida de vidrio en moldes de los que toman su forma. - Sencillos: Un solo elemento macizo. - Doble: Dos elementos independientes que, soldados entre si, dan lugar a una sola pieza con cámara de aire.

Vidrio moldeado Bloque de vidrio (“Pavés”)

VIDRIO MOLDEADO “u-GLASS”

VIDRIO MOLDEADO “Curvado”

Vidrio “estructural”

Vidrio “estructural”

Marcado CE de Productos de vidrio •  Productos de vidrio con Marcado CE (2006-2007): Productos básicos de vidrio sódico-cálcico, borosilicato y vitrocerámicas: flotado, armado, impreso (UNE-EN 572-9) Vidrio templado y de seguridad (UNE-EN 1863-2) Productos de vidrio recubierto y espejos (UNE-EN 1096-4) Vidrio laminado (PNE-EN 14449) Vidrio aislante (UNE-EN 1279-5)

Bloques y paveses (UNE-EN 1051-1) U-glass (UNE-EN 572-1) Vidrio celular (UNE-EN 13167)

Evaluación de la Conformidad (CE) •  Dependiendo del uso constructivo, se aplican diferentes sistemas de evaluación: Sistema1: Resistencia a fuego, balas o explosiones. (Certificación de producto) Sistema 3: Reacción al fuego, eficiencia energética o aislamiento acústico. (Ensayo inicial de tipo) Sistema 4: Resto de casos. (Declaración del fabricante)

Glosario de conceptos del Tema 13 • Estructura vítrea

• Vidrio templado

• Componentes del vidrio

• Vidrio laminado

• Tipos de vidrio según composición

• Vidrios decorativos y dopados

• Vidrios para construcción

• Vidrio reforzado

• Propiedades de los vidrios

• Vidrio moldeado

• Procesos de fabricación de productos

• Vidrio “estructural”

• Tipos de vidrio para construcción

• Productos de vidrio para construcción

• Vidrio plano

• Marcado CE de productos de vidrio

• Vidrio aislante

• SEC según aplicaciones

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Materias primas y estructura del vidrio Propiedades del vidrio. Procesos de fabricación. Tipos y Productos de vidrio para construcción. Aplicaciones del vidrio en construcción. Normativa y Marcado CE de productos de vidrio. 7.  Glosario de Conceptos.

Bibliografía de consulta recomendada. •  Smith, W.; Fundamentos de ciencia e ingeniería de los materiales, Ed. McGraw-Hill, 1998. •  CITAV; Manual del vidrio, CITAV, 2001. •  Vasquez, C; El vidrio: Arquitectura y Técnica, Ed. ARQ, Chile, 2006. •  Amstock, J. S.; Manual del vidrio en la Construcción, McGraw-Hill, 1999 •  www.saint-gobain-glass.com/es/ (antigua Cristalería Española)