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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 2018-2019. Ciencia y Tecnología de la Edificación. C. Guadalajara

Profesora: Ana M.ª Marín Palma

El vidrio

• Material cerámico no cristalino, procedente de la fusiónde materiales inorgánicos y enfriamiento rápido a unacondición rígida (estructura amorfa e isótropa).

• Se obtiene a partir de la sílice, al incluir otros óxidos ensu estructura.

• Una vez fundido, el vidrio se conforma fácilmente encaliente, pudiendo obtenerse diferentes productos.

• Los vidrios permiten el paso de la radiación solar hastaun 90 %, por lo que son transparentes a la luz visible y alas radiaciones infrarrojas de onda corta.

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a) ESTRUCTURA CRISTALINA b) ESTRUCTURA AMORFA (VÍTREA)

Ordenación molecular

Repetición

Desorganización cristalográfica

Materias primas

• Óxidos formadores:

El óxido de silíceo o sílice (SiO4) es el principalcomponente de los vidrios.

En la naturaleza se encuentra en forma cristalina (tetraedrosunidos por vértice).

• Óxidos modificadores: Rompen la red de tetraedros de sílice(alcalinos -Na, K- y alcalinotérreos -Ca, Mg- ). Seacomodan en los intersticios. Bajan la viscosidad (facilitanel moldeo).

• Óxidos intermediarios: No pueden formar vidrios por simismos. Se incorporan a los vidrios de sílice para modificarsus características.

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Tipos de Vidrio• Por su composición, existen cuatro tipos de vidrio:

Componentes (%) Sódico-cálcico Plomo Borosilicato Sílice

Sílice 70-75 53-68 73-82 96

Sodio 12-18 5-10 3-10

Potasio 0-1 1-10 0,4-1

Calcio 5-14 0-6 0-1

Plomo 15-40 0-10

Boro 5-20 3-4

Aluminio 0,5-3 0-2 2-3

Magnesio 0-4

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 acristalados.

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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 yálcalis)

• Propiedades mecánicas:

- Duro.

- Resistente a compresión y a la abrasión.

- Fractura frágil.

Energía incidente

Energía reflejada Energía transmitida

Energía absorbida

Energía remitida

Propiedades opticas

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Fabricación de productos de vidrioFases:

• Extraccion de materias primas.

• Preparación y dosificación.

• Fusión en hornos → obtención producto homogéneo

y de propiedades uniformes.

• Moldeo de los productos.

- Laminación (estirado). Flotado.

- Colada, soplado y prensado.

- Extrusión.

• Recocido: recalentamiento (alivia las tensiones).

• Otras operaciones:

- Templado (opcional).

• Corte, clasificación, mecanizado, templado y control

de calidad.

VIDRIO “float” (Pilkington, 1952)

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VIDRIO “float” (Pilkington, 1952)

Conformado del vidrio

Laminación

HORNOboca de carga

rebosaderoTÚNEL DE

RECOCIDO

RODILLOS

TRANSPORTADORES

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Conformado del vidrio

Soplado Prensado

Extrusión

Vidrio Templado

• Vidrio de seguridad que evita posibles cortes en caso de

rotura del vidrio.

• Calentamiento a 600ºC y enfriamiento rápido

• Incremento de resistencia a flexión (Templado 200MPa)

y al choque térmico.

• Rotura en trozos pequeños poco cortantes

• Imposibilidad de manipulación posterior

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Vidrio Templado

Tipos de vidrio para Construcción (I)Vidrios monolíticos

• Transparentes: planos, obtenidos por flotación.

- Incoloros.

- Coloreados: incorporación óxidos metálicos durante el

moldeado (Fe: verde, Se: bronce, Co, Ni: gris).

- Metalizados: mejora la transmisión térmica y absorción

energía solar.

- Vidrio de baja emisividad.

- Vidrio de control solar.

• Translucidos: por sistema de fabricación no trasparentes. Incoloros

o coloreados.

- Vidrio impreso (laminación, colada): una cara grabada.

- Perfil de vidrio en U (colada y laminación. Armado y sin

armar).

- Vidrio moldeado (prensado).

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Vidrio monolitico, transparente, incoloro

Usos:

• acristalamientos,

• fabricación de otros productos de vidrio: → los vidrios

metalizados, los vidrios templados o los vidrios compuestos.

Vidrio monolitico, transparente, coloreado

Usos:

• Acristalamientos.

• Fabricación de otros productos de vidrio: → los vidrios

metalizados, los vidrios templados o los vidrios compuestos.

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Vidrio monolitico, translucido, impreso

Durante la fase de laminación, se puede incorporar una malla

metálica → vidrio impreso armado (impide el desprendimiento

de trozos de vidrio en caso de rotura).

Usos: acristalamientos, o fabricación de otros productos de

vidrio: templados o los vidrios compuestos.

Vidrio monolitico, translucido, en U

• Usos: acristalamientos verticales → cumpla simultáneamente

condiciones de iluminación y de seguridad.

• Grandes paramentos acristalados sin interponer perfiles

metálicos, a excepción de los que formen el bastidor perimetral.

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Vidrio monolitico, translucido, moldeado

Usos: Se destinan a la construcción de zonas acristaladas:

- Bloques: paramentos, forjados.

- Tejas: faldones de cubierta.

Tipos de vidrio para Construcción (II)Vidrios compuestos

• Laminado: compuesto por dos o más láminas de vidrios planos

unidos por materiales adhesivos (butiral de polivinilo, PVB).

La rotura de un vidrio no provoca el colapso del material.

Buen comportamiento frente a impacto (Vidrio de seguridad).

• Acristalamiento multiple: láminas de vidrio separadas (por aire

deshidratado, gas inerte, vacío) y cerradas herméticamente

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Vidrio laminado (comportamiento rotura)

Otros productos de vidrio (III)Vidrio contra fuego

• Vidrios parallamas: estanqueidad a las llamas y a los gases

inflamables con una duración de 30 minutos.

Ejemplos:

- Vidrio incoloro armado con una malla metálica en su

interior.

- Vidrio monolitico incoloro sometido a tratamiento térmicos

específicos de altas prestaciones (templado)

• Vidrios aislantes de protección contra el fuego:

- Vidrios aislantes y catalogados como corta-fuegos.

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Otros productos de vidrio (IV)Vidrio celular

A partir de la fusión de polvo vítreo, sometido a un proceso

termo-químico para que se generen burbujas o células

cerradas en estado de parcial vacío y sin comunicación

entre ellas.

Caracteristicas:

• Elevado grado de aislamiento térmico.

• Estanco al vapor de agua. Impermeable.

• Incombustible.

• Imputrescible.

• Muy baja densidad (ligero).

• Rígido e indeformable

• Resistente químicamente (disolventes orgánicos, como a

la mayoría de los ácidos.

Usos: Aislante térmico:

- Placas:

•Cara interior de muros (humedades por condensación).

• Fachadas por el exterior.

• Techos, forjados y cubiertas.

- Tuberías e instalaciones: coquillas.

Vidrio celular

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Otros productos de vidrio (V)Fibras de vidrio

En forma de finas fibras (extrusión). Productos:

• Hilos. Hilos cortados en pequeños trozos.

• Fibra molida.

• Cordones que se obtiene por unión de varios hilos.

• Fieltros (o mantas).

Usos: aislamiento térmico. Refuerzo

de otros materiales: plásticos y conglomerados

- Variación de las propiedades ópticas (pierde

transparencia) al pasar una corriente eléctrica.

- Compuesto por dos vidrios incoloros o coloreados

y dos láminas de butiral de polivinilo, entre los

cuales se intercala una lámina que encierra cristales

líquidos PDLC (Cristal líquido disperso

polimerizado).

- Los PDLC tienen la propiedad de orientar sus

cristales con la tensión eléctrica, haciéndose

transparentes y volviendo al estado translúcido al

interrumpirse aquélla.

- Estos componentes son ensamblados a alta

presión y temperatura, para formar un conjunto

único y compacto.Material conductor

Capa del

contraelectrodo

Capa de material

electrocrómico

Vidrio laminado con cristal líquido

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Vidrio termocrómico

Variación de las propiedades cromáticas al transmitirle

calor.

Vidrio fotocrómico

Se oscurece cuando recibe una luz intensa.

Otros: vidrio de protección contra los rayos X, vidrio

autolimpiable.

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 (UNE-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)

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Evaluación de la Conformidad (CE)

• Dependiendo del uso constructivo, se aplican

diferentes sistemas de evaluación:

Sistema 1: 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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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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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.

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)

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