Composición y fabricación de

moldeados de vidrio*

JESUS ARRIBAS GILA

Ingeniero Jefe de Fabricación de Esperanza, S. A. San Ildefonso (Segovia).

RESUMEN

Se hace en este trabajo una exposición de las principales caracte­rísticas del vidrio para moldeados, así como de las exigencias impues­tas a las materias primas y de las condiciones de la fusión (decolo­ración, afinado, homogeneización, etc.) que determinan la calidad del vidrio.

En lo que se refiere a la fabricación se describen los hornos de regeneración y de recuperación, los Í<^ feeder s a surface combustion^), los diferentes tipos de prensas y moldes, asi como los tratamientos térmicos.

RÉSUMÉ

On fait dans cette conférence une exposition des principaux carac­téristiques du verre de moulages ainsi que des exigeances imposes aux matières premières vitrificables et des conditions de la fusion (deco­loration, affinage, homogénéisation etc.) conditionnant la qualité du verre.

En ce qui concerne à fabrication, on fait la description des fours à regeneration et à recuperation, des feeders à surface combustión, des différents types de presses et moules ainsi que les traitements thermiques.

* Conferencia pronunciada durante la VIII Reunión Anual de la Sociedad Española de Cerámica, celebrada en Sevilla entre los días 10 y 13 de mayo de 1967.

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COMPOSICIÓN Y FABRICACIÓN DE MOLDEADOS DE VIDRIO

I. Composición y fusión.

1. COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL VIDRIO DE MOLDEADOS. PAPEL DE LOS DISTINTOS

ÓXIDOS. MATERIAS PRIMAS EMPLEADAS Y EXIGENCIAS IMPUESTAS A ÉSTAS.—^La com­

posición química de un vidrio para moldeados es la que se da a continuación :

SiO, — 71-72 %

A1,0, —1-3 %

Fe^O, — 0,01-0,05 %

CaO - 7-8 %

MgO - 3-4 %

Na,0 — 14-15 %

K^O - 0,3-1 %

B2O, — 0,2-0,8 %

SO., — 0,3-0,5 %

El papel de la sílice y del anhídrido bórico es el de formadores de la red del

vidrio (esqueleto del vidrio). La alúmina favorece el prensado del vidrio (alarga

su palier) y aumenta su resistencia hidrolítica. El lanhídrido bórico alarga tam­

bién el palier de trabajo, aumenta el brillo del vidrio y su resistencia al choque

térmico. La cal actúa como moderador de la alúmina (efecto contrario) y esta­

biliza el retículo vitreo. El óxido sódico y potásico se comportan como fun­

dentes. El óxido férrico es una impureza aportada fundamentalmente por la

arena y debe reducirse al mínimo para obtener un vidrio incoloro y transpa­

rente. (Mínimo industrialmente obtenible = 0,025 %.) La magnesia impide la

devitrificación y mejora la resistencia al choque térmico.

Las materias primas que se emplean como fuente de estos óxidos y su com­

posición son las siguientes :

ARENA

SÍO2 — 98,5-99,5 % AI2O, —0,1-0,4% Fe^O^ —0,012-0,025 % p. f. —0,22%

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CALIZA DOLOMÍA

CaO — 53-55 % CaO — 30-35 % MgO — 0,1-0,3% MgO —20-22%

Al A — 0,15-0,40% Fe,03 — 0.020-0,040 % Fe,03 — 0,020-0,040 % AI2O3 — 0,04-0,08 % p.f. r -40-45% p. f. — 45-48 %

JESUS ARRIBAS GILA

CARBONATO SÓDICO RASORITA

Na^O — 57-59 % B,03 — 46-48 % Cl Na — 0,03-0,05 % Na^O — 20-22 % F e A —0,001-0,003 % CaO — 0,08-0,1 %

Fe203 — 0,085-0,098 % Al,03 - 0,20-0,40 % SiO, —1-2 %

2. FUSIÓN.—Las reacciones que tienen lugar durante el proceso de fusión pueden clasificarse dentro de tres intervalos de temperatura. El primero com­prende hasta los 740°C y en él se verifica a 130°C la des'hidjratiación del carbo­nato sódico, la disociación del carbonato calcico a 400°C ¡y la descomposición del (€03)2 Ca Mg de la dolomita.

A los óOO 'C el CO3 Na2 y CO3 Ca forman un carbonato doble que con el CO^Na^ forma un eutéctico que rebaja el punto de fusión. Este eutéctico funde en seguida reaccionando la sflice con la masa fundida.

A 740'*C se produce la reducción del sulfato sódico por el carbón de acuerdo con la reacción : S04Na2 + 2C -> S Na^ +2CO2.

En el segundo intervalo de temperatura, entre 740" y 900''C, tiene lugar la fusión del sulfato sódico a 880"C, se alcanza el final de la disociación del CO3 Ca a 900' C y la sílice reacciona con el eutéctico anterior formando silicatos :

(CO3), Na, Ca f 2 Si O2 -> Si O, Na^ + Si O3 Ca + 2 CO, ;

CO3 Mg -> C02 + MgO + Si O, -> Si O3 Mg.

El último interalo abarca de los 900'' a los L400°C.

En él aparecen las fases fundidas de silicatos sódico, calcico y magnésico, para cuya formación inicial sólo se emplea aproximadamente la mitad de la sílice introducida. El resto de la arena va reaccionando lentamente con la fase fundida, el vidrio se va saturando en sílice y ''endureciendo", siendo necesario subir la temperatura hasta 1.450''C.

Cuando queda poca sflice por fundir, esta fusión se hace muy difí<:il debido a que el vidrio está saturado en Si O,. Es entonces cuando actúa el SO4 Na, excedente de su primera reacción con el carbón. Este sulfato se descompone en presencia de la sflice :

SO, Na, + Si O, - > Si O3 Na, + SO3

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COMPOSICIÓN Y FABRICACIÓN DE MOLDEAIX)S DE VIDRIO

Gracias a la formación de este silicato se produce la digestión del resto de la arena par el vidrio. El SO3, al desprenderse, favorede al afinado y la homo-geneización. La relación SO4 Naa/C es bastante crítica, ya que un exceso de carbón puede dar lugar a infundidos de sílice y, por el contrario, un exceso de sulfato sódico, origina bullones de sulfato.

3. DECOLORACIÓN FÍSICA Y QUÍMICA DEL VIDRIO.—El vidrio se colorea por efecto de las impurezas de óxido de hierro que contienen las arenas. Esta co­loración puede ser azul, si existe óxido ferroso; amarilla, hi hay óxido férrico, o verde amarillenta, por formación de un complejo.

El contenido total de óxido de hierro debe ser lo más bajo posible. Con más de un 0,08 % resulta imposible obtener un vidrio extra-blanco aún decolorando. El conseguir menos de un 0,025 % de óxido de hierro es prácticamente impo­sible en un proceso industrial cuando se emplea arena.

El mejor procedimiento para obtener un vidrio extra-blanco perfectamente transparente es llegar a un porcentaje de óxido de hierro total entre un 0,025 % y un 0,030 %, mantener la atmósfera del horno lo más oxidante posible, para desplazar el equilibrio 2 FeO + 1/2 O2 ^ Fe2 O3 en el sentido del óxido menos coloreado, y añadir a la composición agentes oxidantes (sulfatos y nitratos) con el mismo objeto.

En caso de no ser esto suficiente hay que proceder a la decoloración (quí­mica o física), mediante agentes decolorantes.

En la decoloración química el agente decolorante reacciona con los óxidos de hierro, dando una coloración menor que la primitiva.

En la decoloración física el decolorante desarrolla un color propio y neutra­liza aproximadamente el debido a los óxidos de hierro.

Este tipo de decoloración es el más imperfecto debido a que los dos colores no son rigurosamente complementarios y siempre hay que añadir una tercera materia, generalmente óxido de cobalto, para neutralizar el exceso de coloración.

Por otra parte, esta superposición de colores da un tono gris más o menos acentuado al vidrio, disminuyendo notablemente el valor del factor de trans­misión en toda la extensión del espectro visible.

La figura 1 muestra las curvas de transmisión de un vidrio en el que se ha conseguido una perfecta decoloración física por efecto de dos colores exacta­mente complementarios. Se tiene que 0,92 X 0,94 - 0,94 x 0,92 = 0,86 - 0,90 x X 0,95, luego la curva del vidrio decolorado es una recta y el factor de trans­

misión es constante y más bajo.

3 g BOL. SOC. ESP. CERÁM., VOL. 7 - N.^ 1

J E S U S ARRIBAS GILA

Los decolorantes químicos más empleados son los sulfatos y nitratos por su acción oxidante enérgica, el anhídrido arsenioso y el óxido de antimonio, que actúan en presencia de sulfatos y nitratos, combinándose con el Fe O formando compuestos incoloros y dejando libre FcgOg de color menos intenso. También puede emplearse óxido de cerio por su acción oxidante: 4 CeOs <^ 2 CcsOg+ + O2 En este caso es necesario añadir una pequeña cantidad de CoO para equi­librar la decoloración.

Como decolorantes físicos se emplean, entre otros, el óxido de neodimio, Nd203, que produce una coloración rosada. El mejor resultado lo proporciona en los vidrios de borosilicato ; el óxido de níquel. Ni O, que da una coloración violácea, que es necesario equilibrar con CoO. Como decolorantes mixtos se utilizan mezclas de MUaOg y selenio. Es la decoloración más difícil y, sin embargo, más empleada. Se estabiliza con ZnO para evitar la volatilización. La coloración cambia de tono al recocer el vidrio.

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V/'c/r/o no decolorado

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4. AFINADO. FACTORES DETERMINANTES.—La operación de afinado tiene por objeto la eliminación de las burbujas gaseosas ocluidas en el vidrio procedentes de las reacciones químicas de la fusión.

Los factores que determinan el afinado son la temperatura, los agentes afi­nantes, la humedad de la composición, el porcentaje de casco y la atmósfera del horno

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COMPOSICIÓN Y FABRICACIÓN DE MOLDEADOS DE VIDRIO

a) Temperatura.—Según la ley de Stokes la velocidad ascensional de las burbujas de gas en un líquido es inversamente proporcional a la viscosidad de éste. En consecuencia, para favorecer el afinado se disminuye la viscosidad sobrecalen­tando la masa a LSOO 'C en la zona de afinado y en ocasiones se crean puntos ca­lientes en el interior de la masa para crear corrientes de convección que agiten la masa y favorezcan el afinado. Esto último se consigue mediante electrodos de grafito bajo una tensión de 60 V y una intensidad de unos 2.000 A.

b) Agentes afinantes.—Estos agentes afinan mediante el despírendimiento de gruesas burbujas gaseosas de gran poder ascensional que arrastran en su camino a las pequeñas burbujas ocluidas en el vidrio. Como agentes afinantes se suelen emplear sulfato sódico, nitrato sódico y sulfato de bario. La proporción de sulfato sódico no debe exceder a tres partes por cíen de arena. Ein caso contrario es preciso añadir carbón para reducir el exceso de sulfato y no tener una capa de "sal" en la superficie del baño en la parte delantera del horno (bullones de sulfato).

Debe su poder afinante al hecho de que su velocidad de reacción con la sflice crece rápidamente con la temperatura. Como consecuencia de esto la reacción SO4 Na2 + Si O2 -> Si O3 Ñas + SO2 + 1/2 O2 casi no tiene lugar lugar durante la fusión y en cambio se idealiza en gran escala durante el afinado con gran desprendimiento de burbujas.

Los bullones de sulfato que pueden formarse, constituyen un grave defecto Se originan cuando hay un exceso de sulfato sin carbón que lo reduzca. Tam­bién pueden aparecer como consecuencia de enfriamientos locales, variaciones bruscas de la presión del horno o por una atmósfera excesivamente oxidante, que desplacen el equilibrio SO2 + I/2 O2 ?= SO3 hacia la derecha. El SO3 puede for­mar bullones de sulfato según la reacción :

CO3 Na2 + SO3 -> SO4 Na2 + CO2

El SO2 puede provenir de la reacción del sulfato con la sflice o de la com­bustión del fuel.

El nitrato sódico afina mediante el desprendimiento de O2 y N2 al descompo­nerse a temperatura elevada. El sulfato bár^ico es más efectivo que el sódico por descomponerse a temperatura más elevada.

c) Humedad.—Una humedad de un 1 a 4 % favorece notablemente al afinado.

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JESUS ARRIBAS GILA

d) Porcentaje de casco.—El casco facilita la fusión y hace de aglomerante entre todos los puntos de la masa fundida, favoreciendo así al afinado.

Sin embargo, tiene el inconveniente de que al fundir aprisiona burbujas de aire y de llevar consigo siempre pequeñas burbujas más difíciles de eliminar que las del vidrio procedente de la composición. Esto da lugar al defecto que se conoce con el nombre de ''punto fino". También presenta la desventaja de aumentar sensiblemente la viscosidad del vidrio.

e) Atmósfeñi.—La atmósfera del horno puede intervenir en el afinado por su presión y por su naturaleza (oxidante o reductora). Cuanto mayor sea la pre­sión más difícil será el desprendimiento de burbujas gaseosas. Una atmósfera rica en SO2 (quemadores de fuel), dificulta la descomposición del .sulfato y por tanto su acción afinante. Por el contrario, una atmósfera reductofe a favorece la reacción del sulfato con la sflice desprendiendo SO^ y O^ con la consiguiente acción afinante.

II. Homogeneidad de la masa fundida. Factores determinantes.

En el vidrio fundido existen zonas con distinta visoosidad y densidad que las del vidrio base, que dan lugar a la formación de cuerdas y ondas.

Esta diferencia de propiedades físicas puede ser debida a diferencias en la composición química (heterogeneidad química) o a vidtrios de distinta tempe­ratura en el estado de fusión (heterogeneidad térmica).

Los factores que determinan estas heterogeneidades son :

a) Mala elección de los constituyentes de la mezcla vitrificable. b) Falta de homogeneidad en la mezcla, c) Fusión demasiado lenta, d) Afinado poco enér­gico, e) Corrosión de los refractarios. /) Corrientes de convección.

a) Mala elección de los constituyentes de la mezcla viürifimble.—Es de gran importancia la elección de las materias primas adecuadas para la intro­ducción de los diferentes óxidos en el vidrio.

En el caso de la alúmina que es la fuente principal de cuerdas, no se obtie­nen los mismos resultados, introduciéndola en forma de alúmina calcinada, feldespato o phonolita. Para conseguir una mayor homogeneidad es prefeible introducirla en forma de feldespato que funde más fácilmente que la alúmina pura en la cual la fusión es más tardía dando lugar a venas de vidrio muy viscoso que se difunden difícilmente en la masa. También es muy interesante

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COMPOSICIÓN Y FABRICACIÓN DE MOLDEADOS DE VIDRIO

la constancia en alúmina de las materias primas que contienen este óxido como impureza. Para ello se homogeneizan por reciclado, (por ejemplo, la arena). Asimismo es importante la granulometría, ya que, si existen granos gruesos de alúmina, pueden originarse cudrdas.

b) Falta de homogeneidad en la mezcla.—Otra causa de la heterogeneidad de origen químico puede ser una inadecuada mezcla de las materias primas en la mezcladora. Las mezcladoras más adecuadas son las de eje vertical de 1.500 1. de capacidad.

Otra causa puede ser la segregación en las tolvas de jenfornamiento o en el transporte, por lo que se debe huir de los elevadores de canjilones.

Es importante que la composición se mezcle a una temperatura superior a 35°C para evitar la formación de hepta o decahidrato de carbonato sódico que luego podría deshidratarse en la tolva del horno produciendo barros y se­gregaciones.

c) Fusión demasiado lenta.—Cuando la fusión es demasiado lenta porque la temperatura es baj'a o se enforna demasiado de prisa se obtiene vidrio hetero­géneo. En efecto, las materias más fusibles funden y disuelven lentamente las materias más refractarias; en consecuencia, se producen capas de composicio­nes químicas diferentes (las superiores silícicas y las inferiores alcalinas), que el afinado no llega a homogeneizar del todo.

d) Afinado poco enérgico.—Cuando el desprendimiento gaseoso es débil no se obtiene una buena homogeneización. Para mejorar el afinado y la Ihomo-geneidad, y para aumentar el rendimiento de vidrio fundido por unidad de super­ficie de fusión sin disminuir la calidad del vidrio, se emplean los electrodos y los *'bulloneurs".

e) Corrosión de los refractarios.—El vidrio, especialmente en su capa su­perior más caliente, ataca a los refractarios disolviendo una cierta cantidad de alúmina. Este vidrio muy viscoso se mezcla difícilmente con el vidrio base. De aquí la importancia de mantener el nivel del vidrio lo más constante po­sible.

f) Corrientes de convección.—En todo horno de cuba hay dos gradientes de temperatura que ocasionan dos tipos de corrientes de convección : una transversal y otra longitudinal. Estas corrientes tienden a retirar el vidrio car­gado en alúmina próximo a los refractarios, llevándole a la masa y reempla­zándole por vidrio fresco rico en álcalis que seguirá disolviendo más alúmina.

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Por Otra parte, mezclan vidrio frío con vidrio caliente produciendo heteroge­neidades térmicas. Este efecto es especialmente perjudicial en la zona de tra­bajo.

Para eliminar el efecto de las corrientes de convección puede calorifugarse la cuba, especialmente en la zona de trabajo y reducit- al imínimo la ventilación de los bloques de cuba.

El control de la homogeneidad de composición se verifica tanto en la mez­

cladora como en el enfolrne mediante análisis sistemáticos en los que se de­

termina la cantidad de componentes solubles en agua de la mezcla. Este análisis

es rápido y muy indicativo.

El control de la homogeneidad del vidrio se hace por diversos procedi­mientos :

Medidas de densidad (vidrio base y cuerda), examen al polariscopio o mi-

cropolariscopio o examen estrioscópico (inmersión en líquido adecuado).

III. Fabricación.

1.—HORNOS DE CUBA A REGENERACIÓN.

Este es el tipo más común de hornos en la fabricación de moldeados (fig. 2). Son en esencia del tipo Martin-Siemens. El aprovechamiento del calor de los humos se realiza mediante cámaras de regeneración que en el ciclo caliente almacenan el calor de los humos y en el ciclo frío ceden este calor al aire secundario, mejorando la combustión y el rendimiento térmico del horno.

Las hiladas inferiores son de refractario sílico-aluminoso, que presenta mejor resistencia mecánica en caliente y las inferiores de sílice más refractarias. Las hiladas superiores también pueden construirse con refractarios de magnesita (Rubinal de Didier o Radex austríaco), que presentan un mejor comportamiento, y un temple más delitíado, aunque resultan más caros.

Las inversiones automáticas pueden hacerse cada veinte o cada treinta

mmutos. En el primer caso la recuperación de calor es menos completa, pero

se alarga la vida de las cámaras al someterse a menos ciclos térmicos.

Estos hornos pueden ser de llama en herradura o de quemadores transver­sales. Para tiradas superiores a cuarenta toneladas métricas por día parecen más convenientes los de quemadores transversales con mayor eficacia de llama.

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COMPOSICIÓN Y FABRICACIÓN D E M O L D E A D O S D E VIDRIO

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HORNO A REGENERADORES

Fig. 2

Los quemadores pueden ser superiores (llama hacia el baño) o inferiores (llama hacia la bóveda)

Es prefeirible la llama inferior por la menor polución del baño, mejor afinado y menor posibilidad de lanzar polvos de composición hacia la balsa de trabajo. El enforne debe ser simétrico y realizarse en el eje del horno.

Las normas de dimensiones para este tipo de horno son las siguientes : an­chura del enforne = 2/3 anchura del horno; relación entre la longitud de la balsa de fusión y anchura de ésta: m = 1,4 (bucle); 2 — 2,3 queímadores transversales. La profundidad de la balsa para vidrio blanco suele ser de un metro.

2. -HORNOS DE CUBA A RECUPERACIÓN. COMPARACIÓN ENTRE AMBOS TIPOS.

Este tipo de hornos (fig. 3) ha |sido muy poco emp^^eado en la f^brácación de moldeados hasta ahora. No obstante actualmente están empezando a utili­zarse para tiradas inferiores a 50 Tm/día. Generalmente llevan acoplado un recuperador metálico o cerámico a un horno del tipo Unit Melter, de quema-

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II ^ ! y\i I!

m HORNO A RECUPERADOR METÁLICO

TIPO UNITMELTER"

Fig. 3

dores transversales, con aire secundario independiente y baja relación ancho/ longitud.

En este tipo de hornos, el aprovechamiento del calor de los ihumos se reali­za mediante un recuperador metálico formado por un haz de tubos de acero especial en el interior de los cuales el aire secundario circula en corrientes paralelas o a contracorriente con los humos que van por la parte exterior del haz de tubos. Se realiza de este modo un intercambio directo y continuo ide calor entre los humos y el aire, precalentándose éste.

Estos hornos son siempre de quemadores transversales y debido a la poca anchura del horno hay que emplear unos mecheros que produzcan una llama corta y blanda para evitar el desgaste del refractario.

Las normas dimensionales para este tipo de horno son las siguientes : Anchura del enforne = 2/3 anchura del hamo; relación entre longitud balsa

de fusión y anchura de ésta m = 3-4, y profundidad de balsa = 1 m.

El horno a recuperación presenta las siguientes ventajas : Menor espacio necesario, ya que no hay cámara ; menores gastos de inversión,

pues al no haber cámaras, el horno es más sencillo; menores gastos de man­tenimiento; vidrio de muy buena calidad; mayor aprovechamiento de los combustibles (humos a contracorriente); mayor constancia de los reglajes de fusión, especialmente la presión del horno por no haber inversiones, y m<enor consumo de combustible por kilo de vidrio para tonelajes pequeños y Inedianos (figura 4).

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COMPOSICIÓN Y FABRICACIÓN DE MOLDEADOS DE VIDRIO

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Fig. 4

Al adaptar al Unit Melier un recuperador metálico para precalentar el aire secundario, disminuye el consumo de combustible en un 20 %.

Los hornos a recuperador presentan, sin embargo, ciertos inconvenientes. El recuperador metálico es un apa^rato muy delicado y requiere una vigilancia muy cuidadosa y un control riguroso de las temperaturas de los humos a la en­trada y del aire secundario a la salida. Es necesario contar con aceros de muy buena calidad y dotar al recuperador de sistemas automáticos de alarma en caso de subida de temperatura y de sistemas de dilución de humos con aire venti­lado. Estos aparatos son muy sensibles y delicados en caso de corte de corrien­te, ya que un recalentamiento instantáneo puede dañar seriamente los tubos.

3.—NUEVAS TENDENCIAS EN HORNOS.

Actualmente se tiende en Estados Unidos al diseño de hornos con sección de artesa, con lo que se consigue una mejora de las corrientes de convección y del desgaste. También se tiende a eliminar la ventilación de los bloques y a calori-fugar al máximo (hornos Termo).

Para fabricaciones especiales muy delicadas se sustituye el placaje de solera en ZAC por polvo de zirconio bien apisonado para evitar juntas y eliminar los bullones p,roducidos en éstas.

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En Rusia están ensayando hornos para grandes tonelajes (120 Tm/día) del tipo Unit Melter, generalmente con pocos mecheros de gran potencia y salida de humos por la bóveda y encima del enforne. Estos hornos funcionan normal­mente con aire secundario frío, no aprovechándose en absoluto el calor de los humos. Se han ideado varias soluciones para aprovechar este calor mejorando la rentabilidad del horno. Una solución consiste en aprovechar el calor de los hu­mos para producir vapor en una caldera de recuperación, vapor que puede desti­narse a la producción de energía eléctrica mediante una turbina de vapor y un alternador, ya que la energía eléctrica es más cara que el fuel. Este sistema está muy extendido en Alemania.

Otra solución consiste en recuperar el calor de los humos mediante un recu­perador metálico o cerámico donde se precalienta el aire secundario entre 700 y 900''C para ahorrar fuel.

Existen además otras soluciones mixtas. Por ejemplo, puede intercalarse entre el horno y la caldera un recuperador pa<ra precalentar el aire secundario hasta 300°C. Esta solución es más rentable que la primera.

También puede instalarse a la salida del recuperador, donde los humos tie­nen una temperatura de unos 900°C, una caldera de recuperación para producir vapor que se emplea para calefacción, producción de energía eléctrica, aire com­primido, etc.

4. FEEDERS A SURFACE COMBUSTION.

Se llama ''feeder" al canal refracta¿rio que partiendo de la balsa de trabajo del horno lleva al vidrio hasta la prensa (figs. 5 y 6). Al final del ''feeder" se encuentra

PUNZÓN

Fig. /V°5 FEEDER

A

"SURFACE COMBUSTION"

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COMPOSICIÓN Y FABRICACIÓN DE MOLDEADOS DE VIDRIO

Sección A - A'

PIEZAS PENETRACIÓN fiUEMADOR

Fig. N^6

el mecanismo que, con el conjunto cubeta antecuerpo, tubo, punzón y tubeta de salida, sirve para suministrar a la prensa gotas de vidrio, de peso, formas y tem­peraturas adecuadas al objeto a fabricar, con la cadencia que se desee.

Actualmente todos los "feeders" son del tipo combustión de superficie, ha­biendo desaparecido prácticamente los antiguos "feeders" con mechero de gas-oil. Estos "feede/rs", de combustión de superficie, constan de dos zonas térmicas, la sección de enfriamiento, más cercana al horno, que es donde se enfría el vidrio demasiado caliente del antecuerpo de una manera lenta y controlada, y la sec­ción de acondicionamiento, más cercana a la prensa, que es donde se lleva el vidrio hasta la temperatura de trabajo.

La misión del "feeders" es, pues, llevar el vidrio a la temperatura de trabajo y lograr que la temperatura de la gota sea lo más homogénea posible. Esto se consigue diseñando adecuadamente el canal del "feeder" y calentando el vidrio mediante quemadores de propano perpendiculares al eje del "feeder" y paralelos a la superficie del vidrio.

Estos quemadores están dispuestos en tres zonas de calentamiento, las dos delanteras automáticas y la trasera manual. Cada una de estas zonas consta en esencia de una serie de colectores con quemadores a los cuales llega, la mezcla aire-propano con un caudal regulado por una válvula servomotor de aire com­primido. Dicho aire es enviado por un indicador-registrador-regulador, tipo Spe-edomax, que recibe una señal enviada por una luneta de radiación total que re­gistra la temperatura de la zona del "feeder" de que se trate. De esta forma se mantiene en cada punto del "feeder" la temperatura que se desee.

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También se instalan pirómetros de platino para registrar las temperaturas en otros puntos del feeder.

El material refractario que se suele usar en los '^feeders" de combustión de

superficie es normalmente de silimanita.

5. PRENSAS PARA MOLDEADOS.

Al salir la gota del ''feeder" no puede caer verticalmente sobre un.molde de

la prensa, ya que entonces tomaría una forma de revolución. Ahora bien, como

los moldeados no son cuerpos de revolución, esto dificultaría enormemente el

prensado. Entonces, la gota se guía mediante dos canales de aluminio llamados

canaleta y deflectOir, de manera que quede colocada en el molde con una forma

lo más parecida posible al objeto a fabricar (rectangular, cuadrado). Al deslizarse

sobre estos canales, la gota tiende a rayarse, lo cual produciría defectos en el

objeto. Para evitar esto se pulveriza agua y aceite sobire la canaleta y el deñector

para formar una capa que aisle al vidrio del imetal.

Otra técnica consiste en hacer la canaleta y el deñector de níquel fritado po­roso e insuflar a través de ellos aire comprimido a 7 Kg. para formar un colchón de aire entre el vidrio y el metal.

Las prensas utilizadas en la fabricación de moldeados son prensas Lynch neu­máticas, de movimiento intermitente, con un macho también de movimiento neumático, que permite trabajar con 6, 8, 12 ó 16 moldes con apertura automá­tica de los mismos y extracción automática de las piezas fabricadas.

6. MOLDES PARA MOLDEADOS.

Constan de una parte macho única y fija en la prensa y de una hembra múl­

tiple para 6, 8, 12 ó 16 piezas, que giran con la mesa de la prensa. Entre ambos

se forma la pieza de vidrio.

Existen dos tipos principales de molde (figs. 7 y 8), el de molde abierto y el

de molde bloque.

El primer tipo se compone de un macho de acero, un cerquillo de fundición,

un fondo de acero y coquillas de fundición.

El segundo tipo se compone de un macho de acero, un cuadro de fundición

y un fondo de acero.

ENERO-FEBRERO 1968 ^ 9

Fig. N° 7

CERÇUILLO

PORTA HACHOS

Fig we

50 BOL. SOC. ESP. CERÁM., VOL. 7 - N.° 1

JESUS ARRIBAS GILA

7. PRENSADO.

Se emplean diferentes tipos de prensado.

Prensado neumático directo, para objetos con superficie lisa; prensado neu­

mático con "toggle", para objetos con superficie de dibujos y rugosidades que

requieren menor presión y un prensado más suave, y prensado hidráulico para

fabricaciones especiales, donde es preciso una mejor regulación.

Para cada tipo de trabajo (vidrio prensado, laminado, soplado, etc.) existe

un intervalo de viscosidades dentro del cual se puede trabajar el vidrio en forma

adecuada. A este intervalo de viscosidades corresponde para cada tipo de

vidrio un intervalo de temperaturas que se denomina "palier de trabajo del

vidrio" (fig. 9).

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^/G. / V * S

La composición del vidrio define la curva de viscosidad y por lo tanto, la

amplitud y situación del palier de trabajo, así como la cadencia y el nútmero

de moldes adecuados para la fabricación del artículo. En el caso de los moldea­

dos el palier debe ser más bien corto, dado el tipo de trabajo (poco tiempo de

contacto entre vidrio-metal). Se puede trabajar a gran cadencia sin riesgos de

deformación.

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COMPOSICIÓN Y FABRICACIÓN DE MOLDEADOS DE VIDRIO

8. ELIMINACIÓN DE TENSIONES INTERNAS.

A la salida de la prensa se crean tensiones internas debido a los distintos

gradientes de temperatura en los diversos espesores de la pieza. Estas tensio­

nes se eliminan por recocido en una archa-túnel, calentando la pieza a una tem­

peratura que es función del espesor de la pieza, T = K/e", y enfriándola a con­

tinuación lentamente durante un tiempo tal, en función de la tensión residual

deseada, que a la salida del archa la pieza tenga a la temperatura ambiente ten­

siones prácticamente despreciables. Otras variables que influyen en el grado de

recocido son la posible ¡heterogeneidad de la masa de vidrio, la disposición de

las piezas sobre la cinta del archa (canales de circuiaoión de aire), así como la

constancia de las temperaturas en la cabeza del archa y la recirculación del

aire. Las más adecuadas son las archas eléctricas con regulación automática

de temperatura (ñg. 10).

Curva de recocido /S Ç^of-f^nfn^ f:>Gfnf)

( A^O/79cif// /9^ CD £>'/?/•)

J fKS-f-r<sf*n po rn^J

^/G.Af'fO

9. CONTROL DE CALIDAD. CONTROL 100 % Y CONTROL ESTADÍSTICO. CONTROL

DE RECOCIDO.

Actualmente se escogen las piezas revisándolas al 100 % de acuerdo con las normas de control de calidad. No obstante, cuando el rendimiento medio del producto supere d 90 %, puede ser más interesante eliminar totalmente eöta selección, sustituyéndola por un control estadístico basado en la inspección de propiedades. En este procedimiento se elige una tabla de muestreo econó-

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JESUS ARRIBAS GILA

mica, es decir, que asegiîre al cliente, con la máxima probabilidad, que los lotes que se le envíen tengan el nivel de calidad acordado y que para el fabricante suponga el muestreo de mínimo icoste (fig. 11).

Ct/dC^^^ s»C'^y*f£-^ /<^o7*

/r/<S. y^' -^-r

Las áreas rayadas deben ser agúales y lo más pequeñas posible.

El recocido se controla mediante el polariscopio. Al hacer pasar la luz pola­rizada a través de una pieza de vidrio con tensiones internas, se observa el fe­nómeno de la doble refringencia.

Llamando retardo a la máxima diferenoia de camino óptico, la birrefringen-cia A será A =: retardo en mu/espesor en cm.

La tensión mecánica en kp/cm- viene dada por la expresión: tensión = = retardo (mu)/espesor (cm) x C, siendo C la constante fotoelástica del vidrio que se toma igual a 3 Urewsters.

El retardo es el máximo que se obtiene al traducir los colores observados bajo el polariscopio a los retardos correspondientes según la escala de colores de Newton.

El examen puede hacerse con interferencias a centro negtrb o con lámina de tinte sensible que es más riguroso.

Generalmente se considera aceptable una tensión máxima, que sea inferior

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COMPOSICIÓN Y FABRICACIÓN DE MOLDEADOS DE VIDRIO

a 1/20 de la tensión de rotura por tracción y ¡a 1/200 de la de rotura por com­presión.

Para el vidrio de moldeados la resistencia a la compresión es de 10.330 kp/cm" y la de resistencia a la tracción de 818 kp/cm-.

De acuerdo con esto las tensiones máximas aceptables settían : de 50 kp/cm^

para compresión, y de 40 kp/cm- para tracción.

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