Tema 13: Vidrio y productos de vidrio.

Transcripción

1 Tema 13: Vidrio y productos de vidrio. 1. Materias primas y estructura del vidrio 2. Propiedades del vidrio. 3. Procesos de fabricación. 4. Tipos y Productos de vidrio para construcción. 5. Aplicaciones del vidrio en construcción. 6. Normativa y Marcado CE de productos de vidrio. 7. Glosario de Conceptos. MATERIALES I Curso Ciencia y Tecnología de la Edificación. C. Guadalajara Profesor Ana Mª Marín Palma

2 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.

3 A) ESTRUCTURA CRISTALINA B) ESTRUCTURA AMORFA (VÍTREA)

4 Materias primas Óxidos formadores: El óxido de silíceo o sílice (SiO 4 ) 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.

5 Tipos de Vidrio Por su composición, existen cuatro tipos de vidrio: Componentes (%) Sódico-cálcico Plomo Borosilicato Sílice Sílice Sodio Potasio ,4-1 Calcio Plomo Boro Aluminio 0, Magnesio 0-4

6 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.

7 Propiedades del vidrio Dependen de la temperatura (viscosidad). Propiedades físicas: Alta densidad (2-4 g/cm 3 ), 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)

8 Energía incidente Energía reflejada Energía transmitida Energía absorbida Energía remitida

9 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.

10 VIDRIO float (Pilkington, 1952)

11 VIDRIO float (Pilkington, 1952)

12 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 con componentes termosensibles o piezoeléctricos. Armado: armado con malla metálica. Moldeado: fabricado por moldeo.

13 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 ).

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

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

16 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).

17 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)

18 Vidrios tintados (coloreados)

19 VIDRIO con capa electro-óptica Variación de las propiedades ópticas al pasar una corriente eléctrica.

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

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

22 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

23 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.

24 Vidrio moldeado Bloque de vidrio ( Pavés )

25 VIDRIO MOLDEADO u-glass VIDRIO MOLDEADO Curvado

26 Vidrio estructural

27 Vidrio estructural

28 Marcado CE de Productos de vidrio Productos de vidrio con Marcado CE ( ): Productos básicos de vidrio sódico-cálcico, borosilicato y vitrocerámicas: flotado, armado, impreso (UNE-EN 572-9) Vidrio templado y de seguridad (UNE-EN ) Productos de vidrio recubierto y espejos (UNE-EN ) Vidrio laminado (PNE-EN 14449) Vidrio aislante (UNE-EN ) Bloques y paveses (UNE-EN ) U-glass (UNE-EN 572-1) Vidrio celular (UNE-EN 13167)

29 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)

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34 Glosario de conceptos del Tema 13 Estructura vítrea Componentes del vidrio Tipos de vidrio según composición Vidrios para construcción Propiedades de los vidrios Procesos de fabricación de productos Tipos de vidrio para construcción Vidrio plano Vidrio aislante Vidrio templado Vidrio laminado Vidrios decorativos y dopados Vidrio reforzado Vidrio moldeado Vidrio estructural Productos de vidrio para construcción Marcado CE de productos de vidrio SEC según aplicaciones

35 Tema 13: Vidrio y productos de vidrio. 1. Materias primas y estructura del vidrio 2. Propiedades del vidrio. 3. Procesos de fabricación. 4. Tipos y Productos de vidrio para construcción. 5. Aplicaciones del vidrio en construcción. 6. Normativa y Marcado CE de productos de vidrio. 7. Glosario de Conceptos.

36 Bibliografía de consulta recomendada. Smith, W.; Fundamentos de ciencia e ingeniería de los materiales, Ed. McGraw-Hill, CITAV; Manual del vidrio, CITAV, Vasquez, C; El vidrio: Arquitectura y Técnica, Ed. ARQ, Chile, Amstock, J. S.; Manual del vidrio en la Construcción, McGraw-Hill, (antigua Cristalería Española)