INTRODUCCION

El vidrio es un material inorgánico duro, frágil, transparente y amorfo que se encuentra en la naturaleza, aunque también puede ser producido por el ser humano. El vidrio artificial se usa para hacer ventanas, lentes, botellas y una gran variedad de productos.

El vidrio es formado a partir de arena de sílice (Si O 2), carbonato de sodio (Na2C O 3) y caliza (Ca C O 3). Se debe resaltar que el vidrio es un material totalmente reciclable y no hay límite en la cantidad de veces que puede ser reprocesado. 

En este trabajo queremos ocuparnos en describir el proceso por medio de un diagrama de flujo con sus respectivas condiciones de operación, presión, temperatura, concentraciones, reacciones químicas y bioquímicas, balances de materia y energía, la materia prima y la maquinaria necesaria que se encuentran involucradas para la obtención final del vidrio.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Comprender las propiedades del vidrio por medio de su respectiva producción industrial, dando a conocer detalladamente como se lleva a cabo este proceso y bajo que principios químicos se desarrolla su fabricación.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Identificar la presencia de las reacciones químicas involucradas en la producción del vidrio.

Analizar por medio de un diagrama de flujo las etapas necesarias para la obtención del vidrio.

Reconocer la funcionalidad de los equipos que intervienen en cada etapa como equipos de transporte, transformación, inspección de calidad y obtención del producto químico en una planta productora

GENERALIDADES DEL PROCESO INDUSTRIAL DEL VIDRIO

El proceso del vidrio float fue desarrollado por Pilkington en 1952 y es estándar mundial para la fabricación de vidrio plano de alta calidad.

El vidrio es una de las descubiertas más sorprendentes del hombre y su historia es llena de misterios.

Algunos autores apuntan los navegadores fenicios como los precursores de la industria del vidrio. Anclados en una playa de la costa de Siria, los fenicios improvisaron una higuera utilizando bloques de salitre y soda y, algún tiempo después, notaron que del fuego escurría una sustancia brillante que se solidificaba inmediatamente. Allí nacía el vidrio.

EL VIDRIO

El vidrio es una sustancia inorgánica, homogénea y amorfa, obtenida a través del enfriamiento de una masa en fusión. Sus principales calidades son la transparencia y la dureza. El vidrio tiene incontables aplicaciones en las más variadas industrias, dada sus características de inalterabilidad, dureza, resistencia y propiedades térmicas, ópticas y acústicas, volviéndose uno de los pocos materiales aún insustituible, estando cada vez más presente en las investigaciones de desarrollo tecnológico para el bienestar del hombre.

TIPOS DE VIDRIO

Atendiendo a su volumen de fabricación los vidrios pueden ser clasificados en:

Comerciales Especiales

Los vidrios comerciales son producidos en gran escala, y se usan en la mayoría de las aplicaciones, mientras que los especiales son menos comunes ver tabla

CUALIDADES DEL VIDRIO

Reciclable Transparencia (permeable a la luz) Dureza No absorbencia Óptimo aislador dieléctrico Baja conductividad térmica Recursos abundantes en la naturaleza Durabilidad

MATERIA PRIMA

COMPONENTES DEL VIDRIO

La chatarra de vidrio, limpia y seleccionada, es usada para ayudar la fusión.

Los vidrios coloridos son producidos aumentándose a la composición colorantes como el selenio (Se), óxido de fierro y cobalto para alcanzar los diferentes colores

SILICIO (SiO2)

El óxido de silicio o dióxido de silicio

(SiO2) es un compuesto de silicio y

oxígeno, llamado comúnmente sílice. Es

uno de los componentes de la arena. En

la naturaleza se da de forma natural

como cuarzo.

Es utilizado para la fabricación

de vidrio para ventanas y aislantes. Se incorpora al vidriado como cuarzo

molido.

SODIO (Na2SO4)

El sulfato de sodio o sulfato sódico

(Na2SO4) es una sustancia incolora,

cristalina con buena solubilidad en el agua

y mala solubilidad en la mayoría de los

disolventes orgánicos con excepción de la

glicerina.

Se utiliza como aditivo en la fabricación del vidrio.

CALCIO (CaO)

La cal es un término que designa todas las formas físicas en las que puede aparecer el óxido de calcio (CaO).

Su utilización en la producción proporciona vidrios más brillantes y con mejor color. La fusión es más rápida, lo cual supone un ahorro económico durante el proceso de fabricación del vidrio.

PROCESO DE PRODUCCION

El proceso para la elaboración del vidrio se puede dividir en las siguientes etapas:

RECEPCIÓN DE MATERIAS PRIMAS: En esta etapa se garantiza un control operativo y técnico en las materias primas para verificar su calidad físico - química se debe cumplir con el requisito de la granulometría, es decir, el tamaño de los granos de cada material, el cual, debe estar entre ½ y ¾ de milímetro. Para el feldespato y la arena se debe cumplir unos requisitos, tales como tener una composición química estable y determinada. La arena no debe contener arcillas y su contenido de óxidos de hierro debe ser lo más bajo posible.

PREPARACIÓN DE LAS MEZCLAS: La preparación de la mezcla se puede dividir en cuatro partes: Almacenamiento, Pesaje, Mezclado, Transporte.

FUSION DE LA MEZCLA Y REFINACION DEL VIDRIO: El horno es el sitio donde se lleva a cabo la fusión de las materias primas. Consiste en un recipiente rectangular construido con materiales refractarios resistentes al desgaste producido por el vidrio líquido y las llamas. Se utiliza como combustible el Crudo de Castilla para producir el calor, hay una entrada de aire de 1000ºC, con el fin de enfriar el vidrio que se encuentra dentro del horno. Los gases producidos por el horno son expulsados por lo regeneradores (1300ºC). El primer proceso que se identifica claramente en el horno es el de fusión; aquí todas las materias primas no son propiamente fundidas, sino que al suministrarles calor primero se descomponen y después reaccionan; así pues los componentes que poseen menor punto de fusión se vuelven líquidos más rápido que los que tienen mayor punto de fusión (para la sílice es mayor de 1600ºC, y para el casco entre 1050 y 1100ºC); a medida que va aumentando la temperatura estos últimos también se funden y desaparecen como materiales cristalinos. A continuación se realiza el proceso de refinación, en el cual se eliminan las “semillas” (gran número de pequeñas burbujas que se originan a partir de las reacciones de las materias primas); este proceso empieza casi simultáneamente con el proceso de fusión y continúa hasta que la mezcla de materias primas esté completamente líquida. Luego el vidrio fundido pasa a un segundo tanque, llamado tanque de refinación, donde se intenta igualar la temperatura del vidrio en toda su extensión, para posteriormente repartirlo a las máquinas formadoras por medio de los canales.

Para obtener una temperatura uniforme en el vidrio se deben tener en cuenta las pérdidas de calor existentes a través del techo, las paredes y el piso del canal, así como el calor suministrado por los quemadores. Igualmente para acondicionar el vidrio, es necesario tener en cuenta el color del vidrio, la cantidad de vidrio que extrae cada máquina, la forma de la botella, la cantidad de aire disponible para enfriar el equipo de moldura de la máquina y la velocidad de fabricación de la máquina.

FORMACION DEL ENVASE: Una vez se ha acondicionado el vidrio, en el alimentador se forma la gota de vidrio con el peso correcto y la forma deseada por medio de un sistema de partes refractarias compuesto por: un tubo que controla el flujo de vidrio hacia el orificio, una aguja que impulsa intermitentemente el vidrio hacia el orificio, que determina la cantidad de vidrio que tendrá la gota.

PROCESO PRENSA Y SOPLO: El proceso de prensa y soplo se ha desarrollado para obtener botellas de boca ancha (proceso tradicional) o de boca estrecha (proceso conocido como NNPB). El mecanismo utilizado para el mecanismo de prensa y soplo es el mismo que se utiliza para el mecanismo de soplo y soplo.

REACCIONES

Se puede establecer una clasificación desde el punto de vista térmico de las diferentes reacciones que tienen lugar en el horno entre Ias materias primas de la composición: Reacciones entre 20 y 740 ºC.

130 ºC → Eliminación del agua de la composición (HUMEDAD): H2O (l) ⇒H2O (v) 400 ºC → Comienza la descomposición de la dolomía. CaCO3.MgCO3 ⇔ Mg0 + CO2⇑ + CaCO3

573 ºC → Transformación polimórfica del cuarzo (Reversible) CO3Na2 + CO3Ca ⇒ (CO3)2 CaNa2

600 º C → Reducción del sulfato par el carbón. Reacciones entre 740 y 900 ºC. TEMPERATURA. FENOMENO O REACCION OBSERVADA 785 ºC → CaCO3. ⇔ CaO + CO2⇑ < 760 ºC → Reacción del eutéctico, 2CaCO3.3Na2CO3 o del carbonato doble con el cuarzo, (CO3)2 CaNa2

3[Na2Ca (CO3)2] + 10[SiO2] 2[Na2O.2SiO2] + [Na2O.3CaO.6SiO2] + 6(CO2) 1: 3: 6

Reacciones entre 900 y 1450 ºC TEMPERATURA. FENOMENO O REACCION OBSERVADA 1284 ºC → Fusión congruente del Na2O.2CaO.3SiO2 (1:2:3) 450 ºC → Descomposición del sulfato por la sílice: El SO4Na2 se descompone solo a 1400 ºC pero los granos de sílice que han quedado sin disolver, favorecen esta descomposición:

SO4Na2 + SiO2 ⇒ SiO3Na2 + 8SO3

DIAGRAMA DE PROCESO

ETAPAS BASICAS DEL PROCESO DE PRODUCCION DEL VIDRIO

El proceso, que originalmente producía solamente vidrios con espesura de 6mm, produce actualmente vidrios que varían entre 1,8 y 19 mm. Las materias primas son mezcladas con precisión y fundidas en el horno. El vidrio fundido, a aproximadamente 1600ºC, es continuamente derramado en un estanque de estaño licuado, químicamente controlado. Fluctúa en el estaño, esparciéndose uniformemente. La espesura es controlada por la velocidad de la placa de vidrio que se solidifica a medida que continúa avanzando. Tras el recocimiento (enfriamiento controlado), el proceso termina con el vidrio presentando superficies pulidas y paralelas.

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA

CONCLUSIONES

El vidrio es el más universal de los envases, al no contar con contraindicación de uso alguna.

Es un material apto para ser reciclado..

La elaboración de productos de vidrio tiene asociada una seria de emisiones atmosféricas

BIBLIOGRAFIA

http://es.wikipedia.org/wiki/Vidrio

http://www.vidrioperfil.com/es/2_fabricantes-vidrio-plano.html

http://www.cebrace.com.br/v2/es/vidrio/composicion-quimica

http://html.rincondelvago.com/vidrios_1.html

http://www6.uniovi.es/usr/fblanco/Leccion12.VIDRIO.ReaccionesComponentes.DisolucionSilice.pdf