Vidrio templado: teoría y solución de un problema industrial

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

Y ELECTRICA

.VIDRIO TEMPLADO: TEORIA Y SOLUCION DE

UN PROBLEMA INDUSTRIAL

T E S I S

QUE PRESENTA

LIC. EDUARDO CARDENAS ALEMAN

EN o r a ON AL GRADO DE MAESTRO EN

CIENCIAS DE LA INGENIERIA MECANICA

CON ESPECIALIDAD EN MATERIALES

I f f l f B B B M AííTOTA DE HIÍEV0 LESM

j; CT "JD ZE S tiZCAXTCÁ

VIDRIO TSMPLADO: TEORIA Y SOLUCION

DE

UN PROBLEMA INDUSTRIAL

T E S I S

QUE PRESENTA

LIC. EDUARDO CARDENAS ALEMAN

EN OPCION AL GRADO DE MAESTRO EN

CIENCIAS DE LA INGENIERIA MECANICA

CON ESPECIALIDAD EN MATERIALES

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

V I D R I O T E M P L A D O : TEORIA Y SOLUCION D E

UN P R O B L E M A I N D U S T R I A L

TESIS

Q U E PRESENTA

LIC. E D U A R D O C A R D E N A S ALEMAN

OPCION AL GRADO DE M A E S T R O EN CIENCIAS D E LA INGENIERIA

MECANICA CON E S P E C I A L I D A D EN M A T E R I A L E S

T M

^fcsss 3>

F \ M t

\ ^

3

f o n d o t e s j s

DEDICO ESTE T R A B A J O

A MI E S P O S A SILVIA

A MIS P A D R E S Y HERMANOS

A G R A D E C I M I E T O S

AL CÜNSEJD NACIONAL DE CIENCIA Y TECNOLOGIA PORQUE GRACIAS A SUS OBJETIVOS SE HICIERON POSIBLES MIS ESTUDIOS DE POSGRADO.

A LA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON Y A SU FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA.

AL PERSONAL DOCENTE Y ADMINISTRATIVO DEL DOCTORADO EN INGENIERIA DE MATERIALES.

A V I T R O T E C , E S P E C I A L M E N T E AL DR. ANTONIO PITA POR HABERME INVITADO A PARTICIPAR EN ESTE PROGRAMA DE POSGRADO Y AL LIC. JORGE LOREDO MURPHY POR SU APOYO A LO LARGO DE TODA ESTA ETAPA.

A LA EMPRESA CON LA QUE PARTICIPAMOS EN LA REALIZACION DE ESTE PROYECTO, ESPECIFICAMENTE AL

ING. EDMUNDO GARCIA E ING. MIGUEL A. OLIN Y SU EQUIPO DE TRABAJO.

QUIERO EXPRESAR MI MAS SINCERO AGRADECIMIENTO A LOS DOCTORES : RAUL FUENTES, OMAR YAGUE Y UBALDO O R T I 2 QUE MAS QUE PROFESORES DE PIZARRON FUERON MAESTROS EN EL CAMPO DE TRABAJO Y COMPAÑEROS DE EQUIPO Y NUEVAMENTE AL DR.RAUL FUENTES POR HABERME HECHO PARTICIPE DE LA VINCULACION

UNIVERSIDAD-INDUSTRIA QUE LOGRO.

I N T R O D U C C I O N 1

1 G E N E R A L I D A D E S D E L PROCESO D E F A B R I C A C I O N D E V I D R I O P L A N O

1.1 M A T E R I A S P R I M A S PARA LA F A B R I C A C I O N D E V I D R I O 5

1.2 P R O C E S O D E E L A B O R A C I O N D E L V I D R I O 12

1.3 F A B R I C A C I O N D E V I D R I O PLANO 20

2 V I D R I O T E M P L A D O

2.1 T E M P L A D O D E L V I D R I O P L A N O 30

2.2 M A N U F A C T U R A D E C R I S T A L A U T O M O T R I Z 3 4

3 T E R M O E L A S T O P L A S T I C I D A D APLICADA A LA D E T E R M I N A C I O N D E

E S F U E R Z O S R E S I D U A L E S EN E L V I D R I O T E M P L A D O

3.1 I N T R O D U C C I O N 39

3 . 2 F O R M U L A C I O N G E N E R A L D E L P R O B L E M A

3.3 A P L I C A C I O N A C I L I N D R O S A X I S I M E T R I C O S 4 4

3 . 4 A P L I C A C I O N A L T E M P L A D O D E V I D R I O PLANO 49

3.5 C O N C L U S I O N E S ' 5 4

R A Y A B I L I D A D D E L V I D R I O T E M P L A D O : D I A G N O S T I C O , A N A L I S I S Y

S O L U C I O N D E L PROBLEMA.

4.1 A N T E C E D E N T E S 56

4 . 2 C U A N T I F I C A C I O N D E LA R A Y A B I L I D A D 5 7

4 . 3 D I A G N O S T I C O 5 8

4 . 4 " H A Z E " EN V I D R I O S T E M P L A D O S 62

4.5 F U E N T E S D E C O N T A M I N A C I O N D E P A R T I C U L A S 64

4.6 E F E C T O D E L SOz EN LA R A Y A B I L I D A D 68

4 . 7 A U D I T O R I A A L A V A D O R A S 71

4 .8 C O N C L U S I O N E S 74

E V A L U A C I O N E C O N O M I C A D E L P R O Y E C T O 94

A P E N D I C E A

P R O G R A M A D E S I M U L A C I O N DE E S F U E R Z O S EN EL T E M P L A D O D E

V I D R I O P L A N O 98

INTROpUCCION

El trabajo que se presenta a continuación, está constituí d o

principalmente por tres partes. E n la p r i m e r a se d e s c r i b e n

g e n e r a l i d a d e s de 1 p r o c e s o de fabricación de 1 v i d r i o p1 ano,

partiendo desde las m a t e r i a s primas que se uti1 izan. Se d e s c r i b e

en forma breve el p r o c e s o de fusión y a c o n d i c i o n a m i e n t o térmico

necesarios para 1 a a d e c u a d a conformación de artí culos de v i d r i o .

Sólo se m e n c i o n a n y d e s c r i b e n los s i s t e m a s de m a n u f a c t u r a

uti1 izados en la p r o d u c c i ó n de v i d r i o plano ya que este se uti1 iza

como m a t e r i a prima para la fabricación de cristal a u t o m o t r i z , t e m a

central de este e s t u d i o . En el capitulo 2 se incluyen las etapas

de 1 proceso de t e m p l a d o que se sigue en 1 as industrias p r o d u c t o r a s

de cristal de seguridad para uso automotriz.

En la segunda p a r t e , se expone un d e s a r r o l l ó teórico en el que

se resuelve el problema de la e v o l u c i ó n de los e s f u e r z o s

t e r m o e l a s t o p l á s t i c o s en el tiempo y la d e t e r m i n a c i ó n de los

esfuerzos r e s i d u a l e s en un cilindro só1 ido h o m o g é n e o e isotrópico

sujeto a una h i s t o r i a térmica d a d a y a p r e s i ó n h i d r o s t á t i c a t a n t o

interior como exterior. El problema t e r m o e l a s t o p l á s t i c o se plantea

a partir de la ecuac ión de equilibrio y de exigir la

compatibilidad del t e n s o r de d e f o r m a c i ó n total

el. , i. e. o\ . .= 0 ; y , 7 x el x V = 0

VJ Vj,j

elásticas. térmicas y plásticas. Paro e n c o n t r a r las d e f o r m a c i o n e s

plásticas en condiciones de carga muít i axial se u t i l i z a n las

e c u a c i o n e s P r a n d t 1 — R e u s s junto con la e c u a c i ó n constitutiva que

relaciona la v e l o c i d a d de d e f o r m a c i ó n plástica con la temperatura

y el esfuerzo a p l i c a d o en un sistema de carga u n i a x i a l . El

problema se plantea y resuelve para el caso de un cilindro h u e c o

de vidrio sujeto a g r a d i e n t e s de t e m p e r a t u r a , presiones interiores

y exteriores, y se u t i l i z a esta s o l u c i ó n p a r a modelar el t e m p l a d o

d e vidrio plano* La evolución de los esfuerzos y los esfuerzos

residuales se obtienen a través de una integración numérica de la

solución.

La ú 1 1 i m a parte corresponde a un t r a b a j o de investigación

ap1 i cada que se rea 1 izó para una Industria productora de Vidrio

T e m p l a d o . El problema consistí a en una n o t a b l e disminución de la

calidad superficial de la totalidad de la producción de vidrio

templado, lo cual se reflejaba en m a r c a d a susceptibilidad a

rayarse, esto le r e s t a b a cal idad al producto pe 1igrando su

competitividad en el extranjero. A c t u a l m e n t e este problema se ha

r e s u e l t o y el total de la p r o d u c c i ó n de v i d r i o templado cumple con

los e s t á n d a r e s de calidad m á s e s t r i c t o s en el m e r c a d o

internacional p e r m i t i e n d o a esta e m p r e s a m a n t e n e r s e con los

Í n d i c e s de calidad de producto m á s altos en el m e r c a d o . En la

primera etapa del p r o y e c t o se r e a l i z ó trabajo experimental a

e f e c t o de d e t e r m i n a r las causas que o r i g i n a b a n la debi1idad

la s u p e r f i c i e . De esta m a n e r a se d i a g n o s t i c ó el problema y se

e s t a b l e c i ó e1 c r i t e r i o g e n é r i c o para su s o l u c i ó n . En e s t a s e c c i ó n

se presenta un r e s u m e n secuencia 1 de 1 as a c t i v i d a d e s rea 1 izadas

•para e s t a b l e c e r el d i a g n ó s t i c o del problema y la i m p l e m e n t a c i ó n de

las m e d i d a s p r e v e n t i v a s . Como parte complementaria se anexa una

GENERALIDADES DEL PROCESO DE FABRICACION DE

1.1 M A T E R I A S P R I M A S PARA LA F A B R I C A C I O N D E V I D R I O

Laa m a t e r i a s p r i m a s e m p l e a d a s en la f a b r i c a c i ó n de v i d r i o s

c o n v e n c i o n a l e s se c l a s i f i c a n p r i n c i p a l m e n t e en 4 g r u p o s s e g ú n su

c o m p o r t a m i e n t o en el p r o c e s o de fusión, e s t o s son :

- V i t r i f i c a n t e s

- F u n d e n t e s

- E s t a b i l i z a n t e s

- C o m p o n e n t e s S e c u n d a r i o s

V I T R I F I C A N T E S

S I L I C E

La s í l i c e es el p r i n c i p a l e l e m e n t o en la mayori a de los

v i d r i o s c o m e r c i a l e s , f o r m a n d o a p r o x i m a d a m e n t e tres c u a r t a s p a r t e s

de su composi ción. La principal fuente de sí 1 i ce p a r a la i n d u s t r i a

del v i d r i o la c o n s t i t u y e n las arenas de cuarzo, c u y o u s o d e p e n d e

de sus caracterí s t i c a s m i n e r a l ó g i c a s , q u í m i c a s y g r a n u l o m é t r i cas.

La p r o p o r c i ó n de s í l i c e en la arena debe estar en el r a n g o

98.5 - 99.5 % p e r m i t i é n d o s e de 0.1 a 0.5 % d e A12Q3 v í a i m p u r e z a s

( f e l d e s p a t o s , c a o l í n , etc. ). De los m i n e r a l e s p e s a d o s

c o n t a m i n a n t e s , tabla 1, se permite hasta 0 . 1 % d e b i d o a p r o b l e m a s

de c o l o r a c i ó n y f o r m a c i ó n de inclusiones en el p r o d u c t o final, p o r

e j e m p l o , el c o n t e n i d o d e CríOs se limita de 0 . 0 0 0 2 a 0 . 0 0 0 6 %

m i e n t r a s que e 1 d e FezOs se p e r m i t e de 0 . 0 0 3 a 1 % s e g ú n sea el

Minera! Tórmulj Deiuúlad _Ig/em'] Aiifibnlrt Mci»<ilicato* con grupos OH- o 2.9 - V7 Al ¡7"lliln rf,(TiO,)j 4.5 C';iMld ila SnO, fi.H 7.1 C'iifóii ZrSiO, 3.9 • 8 Corindón A 1,0, ',9 • 4.1 O oiniln <Te, Mg) Cf,0, O • 4.8 DiMciia AljOj.SiOj 3.6 - .1.7 l'l'iiloci C.ijd'c.AnAlj^ijO^tOII) ?. 1 V < J:<piiicl.i MgO AljO,

Ooetliitn 1'eO 011 3.R - 11 Itnicniia I"cO 1 ¡O, <!.<

Magnetita rcO.rejO, 5.2 OI i vino MgO TeO SiOj 3.2 - 4 2 Titila TcS, 5.0 - 5.2 l'iioxenos Mctasilicato« tlr elemente1? di\alen'es i.l 3.5

Rvtiilo no, •1.2 - 4.3 Tiianha CaCTiO,.SiOj 3.4 - 3.fi Topacio A!,SiO, (!:.01 il. 3.5 - 3.6

1 ni malina Nnr,(Air)s (0|f)í/(BO,)."'i,01, 1.0 • 3J

7.oi<itíi C«|AljS¡,0,;(0l !) .1.2 - .VI

T a b l a 1. P r i n c i p a l e s minerales contaminantes de las arenas de cuarzo que se utilizan en la industria del vidrio.

1 ipo fíe vídtio l'tjO _{!•> 1} Optico 0,003 -o.noj Cirial de plomo 0.tx>í» o.oi; Vidrio illanco fino y semiemtal 0.015 n.020 Vidrio Illanco ordinario 0.020 0.(1 m Vidrio r'3'"1 0.0 30 0,0<"

Vidrio ?einili1nnco 0,050 0.100 Vidiio de liotclln verde 0,500 I.O'l

A N H I D R I D O B O R I C O

Es un c o m p o n e n t e esencial de los v i d r i o s n e u t r o s para

laboratorio, d e v i d r i o s r e s i s t e n t e s al choque t é r m i c o , de la fibra

de v i d r i o y d e v i d r i o s e s p e c i a l e s . Los v i d r i o s de b o r o s i l i c a t o

c o n s t i t u y e n u n g r u p o aparte d e b i d o a sus c a r a c t e r í s t i c a s

e s t r u c t u r a l e s y a p l i c a c i o n e s . El Bz03 es un a d i t i v o en los

- v i d r i o s s ó d i c o - c á l c i c o s o r d i n a r i o s y a que a c e l e r a su fusión,

m e j o r a su e s t a b i l i d a d q u í m i c a y su r e s i s t e n c i a al choque t é r m i c o .

A d e m á s de las fuentes n a t u r a l e s . La industria v i d r i e r a e m p l e a como

p r i n c i p a 1 es m a t e r i a s primas bóri cas, p r o d u c t o s quí m i c o s

p r e p a r a d o s , ta 1 es como á c i d o b ó r i c o y b o r a t o de sodio.

A N H I D R I D O F O S F O R I C O

El P2O5 se limita ú n i c á m e n t e a a I g u n o s v i d r i o s ó p a l o s y a

v i d r i o s de p r o p i e d a d e s ó p t i c a s e s p e c i a l e s por su t r a n s p a r e n c i a en

e1 u l t r a v i o 1 e t a y su b a j a t r a n s m i s i ó n en el infrarojo.

F U N D E N T E S

M o d i f i c a d o r e s de r e d que f a v o r e c e n 1 a f o r m a c i ó n de v i d r i o a 1

OXIDO D E SODIO

De los ó x i d o s a l c a l i n o s , el de sodio es el q u e a p a r e c e en

mayor p r o p o r c i ó n en los v i d r i o s o r d i n a r i o s . Se i n t r o d u c e al v i d r i o

vía C a r b o n a t o de S o d i o . Por los d i v e r s o s p r o b l e m a s que se

presentan , sólo de un 20 a 25 % de Na20 d e l v i d r i o se a g r e g a vía

Sulfato de sodio.

OXIDO DE P O T A S I O

U s u a l m e n t e el ó x i d o de p o t a s i o se introduce en el v i d r i o a

p a r t i r de carbonato de p o t a s i o . Debido a que el ion de p o t a s i o es

mas grande que el de sodio, los v i d r i o s con p o t a s i o son más

v i s c o s o s que los que c o n t i e n e n sodio.

OXIDO DE C A L C I O

Su p r e s e n c i a en el v i d r i o a u m e n t a la e s t a b i l i d a d q u í m i c a y

mecánica. D e s d e el p u n t o de v i s t a f u n c i o n a l , actúa como

e s t a b i l i z a n t e aunque e s t r u c t u r a l m e n t e t i e n e el c a r á c t e r de

m o d i f i c a d o r de red. La m a t e r i a p r i m a que se e m p l e a p a r a introducir

el ó x i d o de calcio es la c a l i z a n a t u r a l ( CaCOa- ) , la cual debe

tener un c o n t e n i d o m í n i m o de 55.2 % de CaO.

OXIDO DE M A G N E S I O

u t i l i z a d a p a r a introducir MgO al vidrio es la d o l o m i t a ( CaCOa.MgCOa ).

OXIDO DE BARIO

El BaO aumenta la densidad. índice de refracción y brillo. Debido a su elevado radio iónico, aumenta la viscosidad, le hace m á s moldeable e incrementa el intervalo de traba.jo. Se utilizan

los n i t r a t o s y carbonatos de bario.

EST A B I L I Z A N T E S

OXIDO DE ALUMINIO

La incorporación de Alúmina origina un aumento de la resistencia mecánica, mejora la estabilidad química, aumenta la r e f r a c t a r i e d a d , disminuye el coeficiente de dilatación térmica, m e j o r a la r e s i s t e n c i a al choque térmico, reduce la tendencia a la d e v i t r i f i c a c i ó n , aumenta la viscosidad y el intervalo de trabajo-. En la mayoría de los vidrios sódico-cálcicos comerciales se

OXIDO DE P L O M O

El ó x i d o de p l o m o es uno de los componentes q u e m á s enoblecen

la calidad del v i d r i o , p r o p o r c i o n á n d o l e un a l t o í n d i c e de

refracción, brillo, a u m e n t o de densidad y s o n o r i d a d . L o s v i d r i o s

de Pb deben fundirse en a t m ó s f e r a s fuertemente o x i d a n t e s . El

p r i n c i p a l i n c o n v e n i e n t e que presentan es que son m á s b l a n d o s que

los s ó d i c o - c á l c i c o s o r d i n a r i o s . El PbO se introduce casi siempre

bajo la f o r m a Pb304, a veces como Carbonato b á s i c o y raramente

como PbO.

OXIDO DE ZINC

La. adición de ó x i d o de zinc en p r o p o r c i o n e s hasta del 5%

r e s u l t a g e n e r a l m e n t e favorable a la m a y o r í a de los v i d r i o s

comunes. Este c o m p o n e n t e actúa me.jorando la r e s i s t e n c i a química,

elvando el í n d i c e de r e f r a c c i ó n , a u m e n t a n d o la d u r e z a y r e d u c i e n d o

el c o e f i c i e n t e de d i l a t a c i ó n térmica. Las p r i n c i p a l e s m a t e r i a s

p r i m a s que se u t i l i z a n son el ZnC03 y ZnO.

En la f a b r i c a c i ó n d e l v i d r i o , intervienen otros c o n s t i t u y e n t e s

m i n o r i t a r i o s con f u n c i o n e s e s p e c í f i c a s : c o l o r a n t e s , d e c o l o r a n t e s

COMPOSICION EN OXIDOS | COMPOSICION DE LA MEZCLA V1TRIF1CABLE partes cu peso de maisria prima \cJ

1 _{oo.il 9.04 i9.s: 1.36}

10.82

i ARENA FELDESPATO SOSA CARBONATO DOLOMITA CALIZA (99.: rt SiO.J (65.6 ®e

S¡0-1\3 ®o ALO, 10.3 •»» Na\0 6.3 "e K.Ò)

(Na,COj) POTASICO (K.CO,) .

(21,9í'»Mg"0

30.3 *> CaOl (CaCO,j OXIDO mol «» peso **

d< oxidos incorporado con cada materia pnma

SiO. "1.31 Ó5.J8 5.53 ₁ r

a

5¡0:

71.91 AljO, 0.95 1.61 1.61

i _{r _} AUOj

1.61 Na.O n n _{j 0.93} i 1.59 ! !

i 1 Va-0

12.<2 X:0 1,7 :.S4 0.57 i 1 "7 1 _i

K:0

1 .34 MgO -.52 : . ¿ -

_|

1 ! !

1 r _

, MtO : J7 Cá 0 :o.43 a -j _{1 ¡}

_!

i

i

! :.:s i í 5.4-1

c _ 1 ' 1 í:0

0.7 5 :>eso ce -na tena 2r:rr,3 v'cn -e:ero nc:a £ :00 oar:es ce :rer.s C7!

z .:o.jo :.¿o r s ' _00.00

Vidrio sódico - càlcico

Componentes [peso i ipo ce vidrio

s¡o: Al.O, B,0, Na.O K.O MsO CsO BaO ?to re:0; Oíros

Plano estirado 71-73 0.5-1 _ 12.5-15 0-1 1-t 4-10 <0.3 Plano Hotado 70-71.5 0.5-1.5 — ¡3-14 0-1 4-5 3-9.5 — — <0.3

Semiolanco para envases 69-73 1-2.5 — _{12-15 0-2 i-2.5 3-10 O.i} — <0.1

Verde para envases 65-7) 1-5 — ¡2-16 0-1 1-2 8-12 — — 0.2-2 C.-.O. "í. ! -0.3

Servicio de mesa 71-74 1-2 — 11-15 0-4 0-2 7-9 0-3 — <0.02

Bombillas y tubos 70-72 0.5-1.5 — _{15-17 0-1 2.5-4 5-ó 0-2} — <0.05

Matena! de laboratorio 71-73 1.5-4,5 i.- _{«-S 0-1 1-1,5 0-3} — <0.1 —

Farmacéutico neutro 70-75 5-9 5-9 6-9 0-1 0-1 3-" — <0.1

;

Termómetros 30-72 2-10 10-14 — 0-5 0-7 — — _{<0,05 ZnO 0-7}

Fibra 53-64 5-15 5-9 1-14 0-1 0-5 2-15 — — <0.í 1 _ 1

Cristal 55-62 — 0-1 0.3 S-14 — 0-3 0-3 24-35 <0.01 ; ZnO 0-1

Fünt oroinano 43-15 — — 1-2 "-3 — — — 4T-í9 : <0.01 ₁

Crown de siiicato 63-69 — 2-2.5 _15-16 — _{o-s 0-11 0-1 <0.01 I ZaO 2-3}

Crown de fosfato 2-3 2-3 —

i - _ 28-58 1 <0.01 j P;0. 56-60

D i f e r e n t e s tipos de vidrio

1.2 P R O C E S O UK ELABORACION V I D R I Q

Se p u e d e c o n s i d e r a r que el p r o c e s o de f a b r i c a c i ó n d e l v i d r i o

está formado p o r las s i g u i e n t e s seis etapas.

Reacción de los c o m p o n e n t e s y formación del v i d r i o . D i s o l u c i ó n del excedente de sílice sin r e a c c i o n a r . A f i n a d o y h o m o g e n i z a c i ó n .

Reposo y A c o n d i c i o n a m i e n t o térmico. C o n f o r m a c i ó n

E n f r i a m i e n t o y Recocido

Las p r i m e r a s c u a t r o etapas ocurren en el horno de fusión,

donde la m a t e r i a v i t r i f i c a b l e e x p e r i m e n t a un a u m e n t o de

t e m p e r a t u r a hasta un máximo de u n o s 1550 *C s e g u i d o de un

e n f r i a m i e n t o y de un p e r í o d o de e s t a b i l i z a c i ó n en el que la m a s a

v i t r e a debe alcanzar la homogeneidad t é r m i c a r e q u e r i d a p a r a su

c o n f o r m a c i ó n .

R E A C C I O N E S DE L O S C O M P O N E N T E S Y F O R M A C I O N DE V I D R I O

La formación de v i d r i o comprende u n a serie de t r a n s f o r m a c i o n e s

f í s i c a s y r e a c c i o n e s q u í m i c a s en alta t e m p e r a t u r a . D u r a n t e este

p r o c e s o los c o m p o n e n t e s de la m e z c l a e x p e r i m e n t a n m ú l t i p l e s

m o d i f i c a c i o n e s que incluyen t r a n s f o r m a c i o n e s c r i s t a l i n a s ,

e v a p o r a c i ó n de agua, d e s h i d r a t a c i ó n de sales, d i s o c i a c i ó n d e los

c a r b o n a t o s y s u l f a t o s , r e a c c i o n e s q u í m i c a s , fusión, d i s o l u c i ó n . La

t r a n s f o r m a c i o n e s f í s i c o - q u í m i c a s y el e l e v a d o n ú m e r o de c o m p o n e n t e s

que intervienen en los sistemas d e la m a y o r í a d e los v i d r i o s ,

hacen muy c o m p l e j o el estudio de los e q u i l i b r i o s d e t o d a s estas

reacciones. Aunque las reacciones q u í m i c a s entre los c o m p o n e n t e s

de la m e z c l a v i t r i f i c a b l e empiezan a p r o d u c i r s e a bajas

temperaturas, m i e n t r a s éstos se hallen todaví a en e s t a d o sólido,

trancurren con lentitud hasta que se a l c a n z a la t e m p e r a t u r a de

formación de los p r i m e r o s eutécticos, y tiene lugar la a p a r i c i ó n

de fase líquida. La tabla 3 m u e s t r a las r e a c c i o n e s que se

producen d u r a n t e el calentamiento de u n a m e z c l a v i t r i f i c a b l e

c o r r e s p o n d i e n t e a un v i d r i o s ó d i c o - c a l c i c o i n d u s t r i a l .

- 500 Na.COj + CaCO, —5» Na.Ca(COsj,

N'a-CO, + CaMa(CO,)- — > Na.C?.(CO,), - M$CO, MgCO,—> MsO CO,

- 630 7Í0 < 7S0

Formación de xNs-CO,. >CaCO;.

Formación de Ná-O-SiC, l ili IM^UUN UC I^ú'VJ

Na:O.SiO, + SiO'¡ — > N2.0.2SÍ0;

Fusión del euiéciico Na-Ca(CO-.)3->.Na.CO, \CaCO!

Fdsión del resio del compuesto \Na:CO, yCiCO,

Fusión del cuicciico

Na-,0.-üi0;-Na.0.S¡0-Aiarición de la primera fase liquida que puede ie: enfriada en estado v,';reo. 51 cuarzo empieza a dnciver.se en esla fase liquida.

Pumo de fusión del Na;O.SiO¡

Î3-> 900

DISOLUCION DEL E X C E D E N T E DE SILICA SIN R E A C C I O N A R .

D e s p u é s d e haber r e a c c i o n a d o entre si los componentes de la

m e z c l a v i t r i f i c a b l e y de haber d a d o lugar a la formación de una

fase fundida, todavía q u e d a un exceso de sílica no incorporada al

v i d r i o . Su i n c o r p o r a c i ó n se lleva acabo m e d i a n t e un proceso de

d i s o l u c i ó n , g o b e r n a d o por un p r o c e s o d i f u s i o n a l . Un fenómeno

c a r a c t e r í s t i c o que se p r o d u c e d u r a n t e la disolución de la sílica

en el vidrio es la f o r m a c i ó n de n u m e r o s a s burbujas producidas por

el aumento de a c i d e z que e x p e r i m e n t a el fundido. En la p r i m e r a

etapa de reacción y fusión el fundido era muy alcalino y ello

favorecí a la d i s o l u c i ó n q u í m i c a de cantidades importantes de

CO2,SOa y vapor de agua. Pero al irse incorporando la sílice, el

v i d r i o se va h a c i e n d o cada v e z m á s á c i d o y la solubilidad de

d i c h o s g a s e s d i s m i n u y e p r o d u c i é n d o s e segregación en forma de

bu rbuj as.

A F I N A D O Y H O M O G E N I Z A C I O N DEL VIDRIO

El p r o c e s o de h o m o g e n i z a c i ó n d e l v i d r i o y de la eliminación de

p a r t e de los g a s e s d i s u e l t o s y de las burbujas ocluidas se

d e n o m i n a a f i n a d o . D u r a n t e este p r o c e s o , uno de .los aspectos • de

m a y o r i m p o r t a n c i a es el de la interacción d e l vidrio con las fases

g a s e o s a s q u e se e n c u e n t r a n en c o n t a c t o con él. Su importancia

r a d i c a no s o l o en la complejidad y diversidad de las r e a c c i o n e s

que el equilibrio v i d r i o - g a s determina la d i s o l u c i ó n g a s e o s a , la

formación y e l i m i n a c i ó n de las burbujas y en d e f i n i t i v a , el g r a d o

de calidad d e l p r o d u c t o obtenido. La tabla 4 d e s c r i b e la

interacción v i d r i o - g a s en las d i f e r e n t e s e t a p a s d e l p r o c e s o d e

elaboración del v i d r i o m i e n t r a s que en la tabla 5 se indican

las p r i n c i p a l e s f u e n t e s de aportación de g a s al v i d r i o .

Fr.N0Mt-.NOS ₁ O, 1

GALVÁNICOS 1 1 11 1

PROCEDIMIENTO DE AFINADO

Mientras que gran p a r t e de las burbujas formadas en el vidrio llegan por sí solas a la superficie y rompen en ella, otras de menor tamaño o situadas a mayor profundidad, no disponen d e tiempo suficiente para escapar de la masa fundida. L a eliminación de éstas burbujas puede realizarse mediante p r o c e d i m i e n t o s químicos,

térmicos o mecánicos.

AGENTES Q U I M I C O S DE AFINADO

Todos los p r o c e d i m i e n t o s químicos de afinado poseen como característica común la adición al vidrio de sustancias que se descompongan térmicamente dando lugar a un intenso d e s p r e n d i m i e n t o de gases. L a s b u r b u j a s formadas son de mayor tamaño, lo que les permite ascender en p o c o tiempo a la superficie al mismo tiempo que arrastran a las b u r b u j a s más pequéfías que se encuentran a su paso, h o m o g e n i z a n d o así , las capas estratificadas de v i d r i o .

Para que se p u e d a aprovechar al máximo el p o t e n c i a l gaseoso de los afinantes, é s t o s deben tener una elevada tensión de d e s c o m p o s i c i ó n , lo que les permitirá retrasar su evolución g a s e o s a hasta zonas de alta temperatura en las que el fundido

Los gases cedidos p o r la s u s t a n c i a a f i n a n t e d e b e n ser, en lo

posible, d i f e r e n t e s de los que se hallan o c l u i d o s en las b u r b u j a s

que se tratan de e l i m i n a r . De este m o d o , si la b u r b u j a no

contiene el gas q u e actúa como a f i n a n t e , la p r e s i ó n

parcial de é s t e en el interior de la misma será l ó g i c a m e n t e n u l a y

bastarán b a j a s p r e s i o n e s de d e s c o m p o s i c i ó n d e l g a s a f i n a n t e p a r a

conseguir su d i f u s i ó n en el interior de la b u r b u j a y a c e l e r a r su

crecimiento. R e c í p r o c a m e n t e en las b u r b u j a s g r a n d e s f o r m a d a s por

el gas afinante se f a v o r e c e r á la p e n e t r a c i ó n por d i f u s i ó n de los

gases aún d i s u e l t o s en el fundido, d i s m i n u y e n d o así

p r o g r e s i v a m e n t e su c o n t e n i d o g a s e o s o . Ya que las b u r b u j a s f o r m a d a s

después de las e t a p a s de reacción y absorción de la- sílice están

constituidas por CO2, N2, H2O, se emplean p r e f e r e n t e m e n t e a f i n a n t e s

que produzcan O2 y SO2. L a s burbujas p e q u e r a s que se m a n t i e n e n en

el vidrio d e s p u é s de la etapa de afinado serán a b s o r b i d a s d u r a n t e

la etapa de e n f r i a m i e n t o . C o m o a g e n t e s a f i n a n t e s p r i n c i p a l m e n t e se

emplean s u l f a t o s ( q u e liberan SO2 ), ó x i d o s d e arsén ico y

antimonio j u n t o con n i t r a t o s , ( liberando O2 ), ó x i d o s y p e r ó x i d o s

que aportan O2, h a l o g e n u r o s que se v o l a t i l i z a n y c l o r a t o s y

p e r c l o r a t o s q u e t a m b i é n forman O2.

P R O C E D I M I E N T O S F I S I C O S DE A F I N A D O

El m o v i m i e n t o d e a g i t a c i ó n del f u n d i d o d e b i d o al

d e s p l a z a m i e n t o de las b u r b u j a s no siempre r e s u l t a s u f i c i e n t e p a r a

P o r eso, e s t a a c c i ó n química se r e f u e r z a m e d i a n t e o t r a s

a c c i o n e s de t i p o fi s i c o . La m á s común d e todas c o n s i s t e en

p r o v o c a r una calentaraieto b r u s c o . P o r una p a r t e se p r o d u c e u n a

fuerte d e s g a s i f i c a c i ó n del v i d r i o y por o t r a la d i s m i n u c i ó n

que e x p e r i m e n t a la v i s c o s i d a d acelera el m o v i m i e n t o de a s c e n s i ó n

d e las b u r b u j a s . Un a u m e n t o de 50"C puede r e d u c i r a la m i t a d el

t iempo de af inado. U n aumento exces ivo de la t e m p e r a t u r a

- incrementa v o l a t i l i z a c i ó n del v i d r i o y la c o r r o s i ó n del m a t e r i a l

r e f r a c t a r i o . O t r o r e c u r s o , frecuentemente u s a d o , es el d e

i n t r o d u c i r en el h o r n o , s i s t e m a s de inyección g a s e o s a , 11amados

b o r b o t e a d o r e s , p a r a p r o d u c i r un b u r b u j e o contí nuo. L a s b u r b u j a s

s u e l e n s e r d e g r a n t a m a ñ o y c o n s t i t u y e n un b u e n m é t o d o de

a g i t a c i ó n y d e a r r a s t r e d e las p e q u e ñ a s inclusiones g a s e o s a s que

e n c u e n t r e n a su paso.

R E P O S O Y A C O N D I C I O N A M I E N T O T E R M I C O

El p r o p ó s i t o de e s t a etapa es lograr que e1 v i d r i o a 1cance

h o m o g e n e i d a d t é r m i c a al m i s m o tiempo que su t e m p e r a t u r a d i s m i n u y a

h a s t a la t e m p e r a t u r a de fabricación. Al h o m o g e n i z a r 1 a

t e m p e r a t u r a , la v i s c o s i d a d se h o m o g e n i z a l o g r a n d o o b t e n e r

v e 1ocidades d e flujo de v i d r i o simi1 ares. C o n el a c o n d i c i o n a m i e n t o

t é r m i c o c o n c l u y e el p r o c e s o de fusión del v i d r i o y é s t e q u e d a en

1.3 F A B R I C A C I O N D E V I D R I O P L A N O

La idea d e f a b r i c a r una h o j a de v i d r i o p o r un p r o c e d i m i e n t o d e

e s t i r a d o m e c á n i c o fué d e s a r r o l l a d a casi s i m u l t á n e a m e n t e e n B é l g i c a

p o r F o u r c a u l t ( 1902 ) y en E s t a d o s U n i d o s p o r C o l b u r n ( 1 9 0 3 ).

La finalidad, era c o n s e g u i r e x t r a e r v e r t i c a l m e n t e , del baffo

de v i d r i o u n a lámina r e c t a n g u l a r c o n t i n u a que i n m e d i a t a m e n t e

d e s p u é s de e m e r g e r , fuese c u i d a d o s a m e n t e e n f r i a d a .

S I S T E M A C O L B U R N - L I B B E Y - O W E N S

En el p r o c e d i m i e n t o ideado p o r C o l b u r n - y e x p l o t a d o

i n d u s t r i a l m e n t e por la firma L i b b e y - O w e n s , 1 a h o j a n a c e d i r e c t a m e n t e

de la superf icie de 1 vidri o fundido, c o m o se m u e s t r a en la

figura 2. D o s p a r e s d e r o d i l l o s d e n t a d o s r e f r i g e r a d o s p o r agua,

s u j e t a n 1 a lámina por s u s b o r d e s y e j e r c e n s o b r e e l l a u n a t r a c c i ó n

a s c e n d e n t e . D e s p u é s de un b r e v e r e c o r r i d o de u n o s 6 0 — 7 0 cm (donde

1 a h o j a r e e i é n formada d i s i p a parte de s u c a l o r ) , pasa entre

d o s p a n t a l l a s m e t à 1 icas r e f r i g e r a d a s y luego d o b l a d a en á n g u l o

r e c t o s o b r e u n rodi lio de a c e r o pul ido. A p a r t i r d e ese m o m e n t o ,

a v a n z a en d i r e c c i ó n h o r i z o n t a l a t r a v é s d e u n túne1 o cana 1

d e e n f r i a m i e n t o de u n o s 60 m . d e s l i z á n d o s e b a j o s u p r o p i o

peso sobre u n a s e r i e de r o d i l l o s t r a n s p o r t a d o r e s f o r r a d o s

d e a s b e s t o . L a v e l o c i d a d de e s t i r a d o vari a i n v e r s a m e n t e al

e s p e s o r de a c u e r d o a la e x p r e s i ó n :

siendo V la v e l o c i d a d de estirado, d el espesor de la lámina y k

una c o n s t a n t e p r o p i a d e cada instalación. P a r a un e s p e s o r d e 3 m m ,

la velocidad se m a n t i e n e en el rango 9 0 - 1 2 0 n/h.

F i g u r a 2. S i s t e m a C o l b u r n - L i b b e y - O w e n s de e s t i r a d o d e v i d r i o plano.

El p r o c e d i m i e n t o L i b b e y - O w e n s p e r m i t e la o b t e n c i ó n de un

amplio r a n g o de e s p e s o r e s ( incluyendo m e n o r e s a 1 mm )

con un r e n d i m i e n t o elevado. Sin e m b a r g o , las n u m e r o s a s

c o m p l i c a c i o n e s m e c á n i c a s y el d e l i c a d o m a n t e n i m i e n t o de la

i n s t a l a c i ó n han h e c h o caer en desuso este p r o c e d i m i e n t o y

SISTEMA F O U R C A U L T

En este s i s t e m a , la hoja de v i d r i o e m e r g e - d e l b a ñ o a t r a v é s d>.

la r e n d i j a d e u n a p i e z a alargada d e m a t e r i a l r e f r a c t a r i o , llamada

d i s t r i b u i d o r , e l cual se encuentra p a r c i a l m e n t e s u m e r g i d o en el

v i d r i o , f i g u r a 3. P o r efecto de la p r e s i ó n h i d r o s t á t i c a q u e ejerce

el v i d r i o fundido, é s t e p e n e t r a por la r e n d i j a f o r m a n d o u n a c r e s t a

q u e sirve d e a r r a n q u e a la hoja plástica.

El e s t i r a d o se i n i c i a m e d i a n t e un b a s t i d o r m e t á l i c o e s p e c i a l

q u e se s u m e r g e en el vidrio fundido. La l á m i n a de v i d r i o se

e n f r í a lateralmente m e d i a n t e d o s cilindros r e f r i g e r a n t e s con el

fin de evitar la retracción t r a n s v e r s a l y así m a n t e n e r - su

e s p e s o r . El avance de la lámina de v i d r i o t r a n s c u r r e

v e r t i c a l m e n t e en todo su recorrido a lo largo d e la c á m a r a de

e s t i r a d o , d o n d e se e l e v a m e d i a n t e v a r i o s j u e g o s de r o d i l l o s d e

a c e r o p r o t e g i d o s con asbesto . En su recorrido a s c e n d e n t e , la

lámina se recoce lenta y g r a d u a l m e n t e d e s d e 950'C ( t e m p e r a t u r a

al m o m e n t o de su e x t r a c c i ó n ) h a s t a u n o s 100 'C. C u a n d o el b o r d e

libre de la lámina a l c a n z a u n a d e t e r m i n a d a altura, se e f e c t ú a el

corte de la h o j a m a n u a l o m e c á n i c a m e n t e . El e s p e s o r de la lámina

de vidrio p u e d e m o d i f i c a r s e v a r i a n d o la v e l o c i d a d de

e s t i r a d o , la cual d e p e n d e de la v i s c o s i d a d y t e m p e r a t u r a s

en el rango 9 0 0 - 9 5 0 *C. Un d e f e c t o r e l a t i v a m e n t e f r e c u e n t e

d e l vidrio e s t i r a d o v e r t i c a l m e n t e es la a p a r i c i ó n d e finas

c u e r d a s o e s t r í a s en la d i r e c c i ó n del e s t i r a d o q u e a l t e r a n su

c a l i d a d y que son d e b i d a s al efecto c o n t a m i n a n t e que

r e s u l t a de la d i s o l u c i ó n lenta del m a t e r i a l r e f r a c t a r i o del

d i s t r i b u i d o r , f a v o r e c i d a por la c o n t i n u a a b r a s i ó n d e l v i d r i o

S I S T E M A P I T T S B U R G H

Este p r o c e d i m i e n t o tiene en común con el E o u r c a u l t el s i s t e m a

d e e s t i r a d o , p e r o en lugar d e l d i s t r i b u i d o r existe u n a p i e z a d e

m a t e r i a l r e f r a c t a r i o ( b a r r a de estirado ) t o t a l m e n t e s u m e r g i d a en

el v i d r i o a u n o s 70 m m d e b a j o d e su n i v e l y s i t u a d a i n m e d i a t a m e n t e

d e b a j o de la línea d e e s t i r a d o , f i g u r a 4.

E s t a p i e z a actúa como pantalla t é r m i c a q u e p r o t e g e a la

h o j a de vidrio en su inicio además de que" lo m a n t i e n e a u n a

t e m p e r a t u r a m á s elevada* reduciendo asi el r i e s g o de

d e v i t r i f i c a c i ó n .

D e los t r e s p r o c e d i m i e n t o s de estirado d e s c r i t o s , é s t e es el

que p r o p o r c i o n a m e j o r calidad y más a l t o r e n d i m i e n t o . La

m a y o r temperatura de t r a b a j o , además de f a v o r e c e r la h o m o g e n e i d a d

d e l vidrio y de d i s m i n u i r su t e n d e n c i a a d e v i t r i f i o a r , p e r m i t e

d i s m i n u i r a p r e c i a b l e m e n t e la p r o p o r c i ó n de á l c a l i en su

composición y por c o n s i g u i e n t e m e j o r a r su e s t a b i l i d a d q u í m i c a y

m e c á n i c a .

P R O C E D I M I E N T O DE L A M I N A D O C O N T I N U O

L a figura 5 m u e s t r a el s i s t e m a Boudin d e c o l a d o c o n t i n u o ,

d o n d e el v i d r i o f u n d i d o , u n a v e z a f i n a d o , p a s a a la

z o n a d e a c o n d i c i o n a m i e n t o t é r m i c o y d e s p u é s al exterior

ra 5. P r o c e d i m i e n t o B o u d i n de colado c o n t i n u o

f o r m a d a s las láminas, se p r o c e d e al r e c o c i d o y

r e s p e c t i v o s . Figu

Una vez

enfriamiento

P R O C E D I M I E N T O DE FLOTADO

En el año de 1959 y tras un gran e s f u e r z o t e c n o l ó g i c o , la

firma b r i t á n i c a P i l k i n g t o n B r o t h e r s d i ó a c o n o c e r un nuevo

p r o c e d i m i e n t o d e f abr icac.ión de vidrio p l a n o que h a b í a de

constituir u n a a u t é n t i c a revolución i n d u s t r i a l d e este

sector. E s q u e m á t i c a m e n t e el p r o c e s o d e trabajo es el s i g u i e n t e . El

vidrio se f u n d e en un horno de g r a n d e s d i m e n s i o n e s y d e s p u é s de

afinado y a c o n d i c i o n a d o se le hace c a e r por r e b o s a m i e n t o e n t r e dos

r o d i l l o s l a m i n a d o r e s o b i e n sobre un canal s i t u a d o a la s a l i d a del

horno, f o r m a n d o u n a l á m i n a c o n t i n u a q u e d e s p u é s de e n f r i a d a hasta

u n o s 1150 'C , p e n e t r a en u n a c á m a r a d o n d e t r a n s c u r r e la etapa

d e n t r o de e s t a c á m a r a sobre un bafto d e estafto f u n d i d o d e u n o s

30 cm de p r o f u n d i d a d y flotando sobre él se e x t i e n d e y avanza

h o r i z o n t a l m e n t e . A l s a l i r de esta cámara p a s a p o r u n t ú n e l largo

d e r e c o c i d o y f i n a l m e n t e se corta, figura 6.

L a a p o r t a c i ó n i m p o r t a n t e y original d e este p r o c e d i m i e n t o

r a d i c a en la p o s i b i l i d a d de obtener d i r e c t a m e n t e u n a lámina d e

v i d r i o p u l i d a por a m b a s caras, sin n e c e s i d a d d e - s e r s o m e t i d a a

n i n g u n a o p e r a c i ó n p o s t e r i o r de d e s b a s t e y p u l i d o . El v i d r i o

a d q u i e r e p o r su c a r a s u p e r i o r un p u l i d o a f u e g o m i e n t r a s que p o r

la cara i n f e r i o r r e c i b e el p u l i d o e s p e c u l a r q u e le c o m u n i c a la

s u p e r f icie libre d e l bafío de estaco f u n d i d o s o b r e el que se

Resistencias

calefactoras Almos fera reductora Entrer a

de vidrio fundido

d e s l i z a . P a r a p r o t e g e r a éste de su o x i d a c i ó n es p r e c i s o m a n t e n e r

en la cámara u n a a t m ó s f e r a reductora, lo cual se c o n s i g u e h a c i e n d o

p a s a r u n a c o r r i e n t e d e n i t r ó g e n o con un 0.5% d e h i d r ó g e n o . El b a ñ o

d e estaño está d i v i d i d o en v a r i a s zonas c a l e n t a d a s e l é c t r i c a m e n t e

a t e m p e r a t u r a s d i f e r e n t e s r i g u r o s a m e n t e c o n t r o l a d a s . En la p r i m e r a

zona, m a n t e n i d a a u n o s 1020'C el vidrio se e x t i e n d e s o b r e el b a ñ o

metálico. De acuerdo a su densidad y su t e n s i ó n s u p e r f i c i a l c a d a

v i d r i o a l c a n z a un espesor d e t e r m i n a d o . P a r a un v i d r i o

s ó d i c o - c á l c i c o o r d i n a r i o este espesor es de 6 . 3 mm.

El v i d r i o p a s a d e s p u é s a u n a s e g u n d a 2011a en la q u e , m e d i a n t e

un s i s t e m a de r e f r i g e r a c i ó n se enfría hasta u n o s 700 "C. En la

tercera zona se v u e l v e a calentar a 850 "C a d q u i r i e n d o el p u l i d o a

fuego y su espesor d e f i n i t i v o . A c o n t i n u a c i ó n se hace d e s c e n d e r

n u e v a m e n t e su t e m p e r a t u r a hasta 650'C y f i n a l m e n t e a b a n d o n a el

b a ñ o de estaño p a r a p a s a r al túnel d e r e c o c i d o .

L a s p r i n c i p a l e s v e n t a j a s d e este p r o c e s o de f a b r i c a c i ó n son

las e l e v a d a s ve loe i d a d e s d e e x t r a c c i ó n que se p u e d e n alcanzar

( p a r a un v i d r i o d e 6 mm llegan a ser de 240 m / h ) a d e m á s d e

INTRODUCCION

Como se observa con frecuencia, el v i d r i o p l a n o puede

fracturarse al a p l i c á r s e l e cargas m e c á n i c a s ligeras como las

g e n e r a d a s por impacto,presión o choque térmico. Los fragmentos de

- v i d r i o puntiagudos p u e d e n causar serias lesiones, f i g u r a 1 Un

tratamiento especial d a origen a un vidrio menos s u s c e p t i b l e a la

fractura y reduce c o n s i d e r a b l e m e n t e el riesgo de lesiones. A este

p r o d u c t o se le conoce como cristal de seguridad.

\

Durante la producción ae viuriu ue sctsuriuau, v i d r i o p l a n o

cortado es suspendido v e r t i c a l m e n t e u h o r i z o n t a l m e n t e en el

sistema de m a n u f a c t u r a d o n d e se calienta en forma r á p i d a hasta

aproximadamente 150 ®C por encima de la t e m p e r a t u r a de

transformación e inmediatámente es templado con aire frío. Como

resultado de este proceso de templado, la m a s a interna de vidrio

se enfría más lentamente que la superficie e x t e r n a , p r o d u c i e n d o

en esta esfuerzos de compresión en el rango 70 - 140 M p a c o m o lo

m u e s t r a la figura siguiente :

El p r o d u c t o o b t e n i d o m e d i a n t e este p r o c e s o es llamado v i d r i o

templado o cristal monoli tico de s e g u r i d a d . " L o s p r i n c i p a les

factores que a f e c t a n la m a g n i t u d de los e s f u e r z o s r e s i d u a l e s son

la expansión t é r m i c a del vidrio a t e m p e r a t u r a s s u p e r i o r e s e

inferiores de la t e m p e r a t u r a de t r a n s f o r m a c i ó n ( T g ) , s u m ó d u l o i

de elasticidad y la d i f e r e n c i a de t e m p e r a t u r a s a r r i b a de T g que

exista entre las s u p e r f i c i e s con r e s p e c t o a la m a s a interna de

vidrio. L o s e s f u e r z o s c o m p r e s i v o s obtenidos s o n a p r o x i m a d a m e n t e

3 - 4 veces la r e s i s t e n c i a " norma 1 " de 1 v i d r i o p l a n o , y estos

aumentan con el e s p e s o r d e 1 vidrio. Cuando e1 v i d r i o t e m p 1 a d o es

sometido a impacto ( c o m o cuando una piedra g o l p e a un cristal de

un automóvi1 o en un a c c i d e n t e automovilí á t i c o ) este se fractura

en trozos muy p e q u e ñ o s de forma r e g u l a r y sin picos, figura 3,cuyo

Figura 3. Patrón de fractura de un vidrio templado.

2.2 CRISTAL A U T O M O T R I Z

Como se m e n c i o n ó anteriormente, el cristal a u t o m o t r i z es

"producido a partir de vidrio plano flotado, el cual se somete al

siguiente proceso :

a ) CORTE según forma final del p r o d u c t o .

b ) BARRENADO si es necesario.

c ) PULIDO DE LOS BORDES.

d ) LAVADO

e ) PINTADO si se requiere.

f ) TEMPLADO

g ) INSPECCION Y EMPAQUE.

La figura 4 m u e s t r a esquemáticamente la línea d e templado. El

vidrio plano cortado, pulido, lavado y p i n t a d o es t r a n s p o r t a d o

horizontaimente a través de un horno de r e s i s t e n c i a s e l é c t r i c a s

m e d i a n t e rodillos de sílica de alta pureza, figura 5, y c a l e n t a d o s

a una temperatura final de alrededor de 686 °C. En la p a r t e final

del horno, el v i d r i o se curva por gravedad según los r e q u e r i m i e n t o s

del producto final y d e s p u é s es templado en cuestión de segundos

con aire a temperatura ambiente. P o s t e r i o r m e n t e es t r a n s p o r t a d o a

Dentro d e l horno d e calentamiento del cristal se t i e n e n d o s

líneas de inyección d e SO*, el cual actúa como l u b r i c a n t e entre

los rodillos t r a n s p o r t a d o r e s y el v i d r i o a t e m p l a r y como

d e s a l c a l i n i z a n t e d e la s u p e r f i c i e con lo cual se tiene un a u m e n t o

en la r e s i s i t e n c i a q u í m i c a . Más adelante se v e r á en f o r m a m á s

a m p l i a el p a p e l que j u e g a el SO2 en el p r o c e s o de m a n u f a c t u r a d e l

v i d r i o templado.

n

IV

O

i 1

v

V

I C A R G A DE V I D R I O P L A N O C O R T A D O , P U L I D O , L A V A D O Y P I N T A D O .

II C A L E N T A M I E N T O EN HORNO DE R E S I S T E N C I A S E L E C T R I C A S , T R A N S -PORTACION M E D I A N T E RODILLOS DE SILICA, I N Y E C C I O N DE SO2.

III CURVADO DEL C R I S T A L A 685 C.

IV T E M P L A D O DEL C R I S T A L M E D I A N T E AIRE A T E M P E R A T U R A A M B I E N T E

V INSPECCIÓN Y E M P A Q U E .

Rodillos después de operación

Imagen de la fractura interna de un rodillo x 100

IMIRIOR DIL RODILLO RR* s i m re M-512 M l t 2 2H

0 I MI

10 2M

•I

!! \

• lili" n»

Figura 6. Análisis elemental del rodillo mostrado en la figura 5, solo

TERMOELASTOPLASTICIDAD APLICADA A LA DETERMINACION DE

3,1 INTRODUCCION

La d e t e r m i n a c i ó n d e esfuerzos r e s i d u a l e s d u r a n t e l o s

d i v e r s o s p r o c e s o s d e f o r m a d o d e materiales es un p r o b l e m a d e g r a n

i m p o r t a n c i a t a n t o t e ó r i c a c o m o prácti ca. El medi r e s f u e r z o s

r e s i d u a l e s e s i n h e r e n t e m e n t e complicado, y contar c o n m o d e l o s

m a t e m á t i c o s y p a q u e t e s d e cómputo p a r a predecir los e s f u e r z o s

s i m u l a n d o d i v e r s a s c o n d i c i o n e s de f o r m a d o «?s de g r a n i m p o r t a n c i a

en a p i i c a c i o n e s i ndustr i al es.

Los t r a t a m i e n t o s matemáticos a la fecha1 s o n d e t i p o

semi-empí ricos y su exacti tud s e restringe sólo a a q u e l l o s q u e s e

aj ustan estri c t á m e n t e a l a s condiciones en 1 as q u e s e establecí ó

el m o d e l o e m p í r i c o d e fluencia. En el p r e s e n t e t r a t a m i e n t o s e

p a r t e d e p r i n c i p i o s f u n d a m e n t a l e s d e las t e o r í a s d e e l a s t i c i d a d y

plasti ci dad» ampli á m e n t e ver i fi cadas por 1 a exper i enci a, y a

t r a v é s del c o n c e p t o m a t e m á t i c o d e t e r m o e l a s t o p l a s t i c i d a d

d e s a r r o l l a d o por Lardner y o t r o s2 s e genera un m o d e l o d e e l e g a n c i a

m a t e m á t i c a i n t r í n s i c a , el cual s e a p l i c a a la s o l u c i ó n del

p r o b l e m a general d e ter moelastoplasti ci dad. C o m o ej e m p l o s d e su

a p l i c a c i ó n s e m u e s t r a n l a s s o l u c i o n e s m a t e m á t i c a s e x a c t a s

e n c o n t r a d a s para ci1 i ndros axi si m é t r i c o s y p l a n o s i nfi nitos,

o b t e n i é n d o s e a d e m á s a l g u n a s curvas y r e s u l t a d o s n u m é r i c o s

Estas s o l u c i o n e s son u t i l i z a d a s para m o d e l a r el t e m p l a d o de

v i d r i o plano. L o s r e s u l t a d o s o b t e n i d o s c o r r e s p o n d e n a las c u r v a s

de e v o l u c i ó n espacial y temporal de 1 os' e s f u e r z o s t é r m i e o s ,

r e s i d u a l e s y t o t a l e s que se g e n e r a n d u r a n t e la h i s t o r i a t é r m i c a

c o r r e s p o n d i e n t e la t e m p l a d o por aire forzado.

La d i s c u s i ó n d e los r e s u l t a d o s se limitA a las c o n c l u s i o n e s

m á s importantes, p e r o la cantidad de información que p r o p o r c i o n a

el m o d e l o m a t a m á t i c o y su c o r r e s p o n d i e n t e m o d e l o en c o m p u t a d o r a

es muy extenso, especia 1mente si se considera que e1 p a q u e t e de

cómputo g e n e r a d o a t r a v é s de 1 m o d a lo se puede e x t e n d e r a

c u a l e s q u i e r m a t e r i a l y a c u a l e s q u i e r h i s t o r i a t é r m i c a y de

3.2 FORMULACION G E N E R A L DEL PROBLEMA T E R M O E L A S T O P L A S T I C O

Considérese u n material homogéneo e i s o t r ó p i c o d e m ó d u l o

d e Young E, razón d e P o i s s o n v, coeficiente d e di 1 a t a c i ó n ex, y sea

TCr;tD su temperatura en el p u n t o d e c o o r d e n a d a s r al t i e m p o t, u

su campo vectori al d e desplazami entos elásti eos, e su tensor d e

defor mación , o su tensor d e esfuerzos, p s u d e n s i d a d y sea F el tj

c a m p o vectorial de fuerzas d e cuerpo por unidad d e m a s a al que está,

sujeto el material. Con e s t a notación y la q u e s e e m p l e a en

tensores s e tiene q u e

TOTAL 1 ,,, ,, -v ELASTICA TERMICA PLASTICA . e = — C U + U 3 = e + e + e , C13

U d i , j ja v j j v j

d o n d e la deformación e l á s t i c a está dada por

ELASTICA 1 +l> V f „

e. . = — = - o-.. - -=- <y ó.. , C25 i j E vj d. kk

en la que ó es la del ta d e Kr onecker C -1 si l=j, y a c e r o sí i

es di f eren te de j D y o ^ d e n o t a la traza del tensor d e esfuerzos.

La deformación t é r m i c a está d a d a por

TERMICA . ^ . , „

e = a T C r ; t ) 6 C32

y de acuerdo al c r i t e r i o de Prandtl-Reuss l a d e f o r m a c i ó n plástica se determina como

^ P L A S T I C A ^ ' CT& 3 p, __ b

TST1 J = —-ij , C4Z>

ot 2 c e O" _e

P

donde e es la velocidad d e deformación p l á s t i c a en u n sistema c

uniaxial a la t e m p e r a t u r a T sujeto a un e s f u e r z o e q u i v a l e n t e

a = C 3/3 S S D1 / Z , C55

e uj tj

en 1 a que S es el d e v i a t ó r i c o del tensor d e esfuerzos »

«-J

S = c - 1 y3 <y ó C6:

vj vj kk ij

De la e c u a c i ó n de equilibrio

<? . + p F = O , C73

tj, j í

y d e f i n i e n d o el tensor d e incompatibilidad

rí = - I n c C e ) = - V X e X V C83

V_{il vjk Imn kn.jm} . e . . , C9D

d o n d e ., es el factor d e permutación usual e n el p r o d u c t o

v e c t o r i a l , s e t i e n e q u e

ELASTICA 1 + V „2 1 , „Z . _ , T). . = —= ver.. - c V o- ó.. a ... } +

i j E vj E KK V) k k, t j

p C F. . + F. . - F , <5. . D , C10D E i, j j, i k, k tj

^TERMICA = _ a c VZT ^ _ T ^ ^ c l o

V \.j AJ

PLASTICA „ Z D p f p p

77 = V e + ó - eK - eK

>- J i j kn,kr. ij i j, jk j k, vk , C 1 2 D

c o n

TOTAL ELASTICA TERMICA PLASTICA _ ^ .

77 = 7 7 + 7 7 + 7 7 = O . C135

La e c u a c i ó n anterior e s t a b l e c e l a e c u a c i ó n d i f e r e n c i a l del

p r o b l e m a ter m o e l a s t o p l á s t i c o gener al. Api i caci o n e s d e 1 a

f o r m u l a c i ó n anterior s o n r e l e v a n t e s e n m u c h o s c a m p o s d e c i e n c i a e

i ngeni er i a y ser á.n desar r ol 1 ados e n traba j.os poster i o r e s , aqui s e

1 i mi t a r á al c a s o espeei fi c o d e ci1 i ndros axi si m é t r i c o s y p l a n o s

3.3 A P L I C A C I O N A CILINDROS A X I S I M E T R I C O S

C o n s i d é r e s e un c i l i n d r o a x i s i m é t r i c o - d e r a d i o interior a y

d e r a d i o exterior b , sujeto a un e s f u e r z o a Ca5 en su interior v

r J

o^CbDen su exterior c o n una tensión axial p r o m e d i o o » y una

h i s t o r i a t é r m i c a TC r; O . Bajo estas condi ci ones s e ti e n e

e = f U r = C o - - p C o \ . + c 3 3 + otT + ep , C140

r a r h r 0 z r

e

0

4 "

V V

0 '

e = A C O = -4r-C o- - v C a + o O D + a T + - ep > C16}

z E Z r 0 z

por l o q u e la e c u a c i ó n d e compatibilidad s e r e d u c e a

-

£

U s a n d o la ecuación de e q u i l i b r i o en coordenadas

ci11ndri c a s

"e ~ ar1- r °V 2 • '

a Cío = - 2 <7 CaD + C 1 - ¿ 3 + . . .

r r r b —a r

2 ' 2

— C 1 - *2 D I C b , b b - , CISC

D - a r r

2 , 2 _ Z , ^ 2

, ^ a - b orCbD—a cnrCaj - „ a

c r . C r ) = - —2 cr CaD + — z — z C 1 + —z 3 + . . .

O r r b - a b

A c*ET E p ^ v E p ^

+ - + —J 2— e ^ +

1 —V 1 + v 0 1 - f r

+ - T - Z — 2 - C I + 5 I C b , b2} - I C r T 2 — , CSOD

b - a b r

„ cxET E p E p ,

a CrD = ff - — + — e*: + — z— eH + J , C 2 1 5

z z 1 -h> 1+v 6 1 - u r

d o n d e

\ E

= a c i- tz5 - î C 2 C 1 + v : ) + C e g - :>

. . . - C 1 - 2 ^ } eP 3 x d x , C22D

b

J = — 25-^7-2 2 - r C 2C1+V5 a T C x ; t O + . .. C l - w ) C b - a ) J

a

b C v - l D _ + _ a p _ ep eP + eP 55 x d x C235

El e s t a d o t.r ansíente do oefuor zoo y 1 o s «afuor zoo

residuales se o b t i e n e n a través de una i n t e g r a c i ó n . n u m é r i c a en el

t i empo. Par a un mat er i al vi scoelást i c o como et vi dr i o

e ^ = C25D c 3/J

d o n d e ¡u r epr e s e n t a 1 a vi scosi dad del ma ter i al , e n t o n c e s

• P <-. .

e. . = - f ^ - C26D i j ap

para un c i l i n d r o d e vidrio soda-calcio d e p a r á m e t r o s físicos 10

E = 6. 7 x 1 0 Pa.

u = 0.22 ,

-7 -1

a = C 5 2 + 0 . 0 1 5 TC-C55 x 1 0 , C • k D

l o gi Q » = - 4 . 7 S 6 + ^ e n Pa seg ,

a = 0. 06 mts. b = 0 . 0 6 3 mts.

con c o n d i c i o n e s a l a frontera <yrCa} = orCbD - 0, y s u j e t o a la h i s t o r i a t é r m i c a m a r c a d a en la figura 1, la.-cual s e o b t u v o de la soluci ó n e x a c t a del pr oblema de extracci ón d e calor por medi o c o n v e c t i v o , los e s f u e r z o s generados d u r a n t e el e n f r i a m i e n t o r e s u l t a n c o m p r e s i v o s en la s u p e r f i c i e interior y exterior del ci1i n d r o y e n 1 a par t e i nter na se generan e s f u e r z o s de tensi ón, tal c o m o s e m u e s t r a e n 1 a s figuras 3,3. El e s f u e r z o o-z es del mismo o r d e n d e m a g n i t u d q u e o. y crr e s del o r d e n d e u n c e n t é s i m o de crAt

& (7

< « H tu CL 3! UA f-*

6 0 0

-SOO.

4 0 0

300

-200

a -a a B'

-«-I I l-<

i—r

6

R a d i o I n t e r i o r

•à-A-A à * 6-»-* ¿ ò A

W H H M M ' K H H-H M-T—1—I—I 1—1—I—I—I—I—r

6 . 0 6 6 . 1 2 6 . 1 8

—i—i—r

6 . 2 A 6.3

_2 R a d i o E s p e s o r del C i l i n d r o (x10 rots) . E x t e r i o r

D O S w g . - + 1 8 S e g . $ 28 Seg. A 58 S e g . X 78 S eñ.

F i g u r a 1. H i s t o r i a T é r m i c a

-i—i—i—r

6 6 . 0 6

Radio Interior

X O s e g . A 18seg. 0 2 8 s e g . + S B s e g . E s p e s o r del C i l i n d r o ( x 1 0 m t s )

O 7 8 s e g .

T—i—i—i—;—r

6 6.06

Radio Interior

X O s c g . A l S s e g . 0 2 8 s e g . + S 8 s e g . H s p e s o r d e l C i l i n d r o ( x 1 0 m t s 3

0 7 8 s e g .

Fi gur a 3. Evol uci ón temporal da' a

3 0 0

O V ( k P a ) 2 0 0~

100

1 0 0

-- 200 .

- 3 0 0

6

Radio Interior

X O s r g .

6 . 0 6 6 . 1 2 6 . 1 8 6 . 2 4 ' ' 6 , 3

I-:$pcsor del C i l i n d r o f x10"2ints ) Exterior A 1 fts e f» + 5 8 s e g . . C 7 8scj;.

3. 4 APLICACION A L TEMPLADO DE VIDRIO PLANO

Este sistema se puede modelar tomando b - a = e C espesor d e la placa D y haciendo tender al infinito el r a d i o interior del cilindro, de esta manera se obtiene

o- Cr¡> = 0 C273 r

y

DONDE

- - . . .TERMICO , . R E S I D U A L C.

o * c CrD = a CrD = ¿Kr> + crCrì

& z

TERMICO E , 1 f _ . , ,J(V., a - — C — c* T dx - ex T D C ¿Qj

1 -i,' £ J

RESIDUAL, E , 1 r P j D - - .

o = c — e ^ d x -. e £ D C3CO

1-v c J 6 0

Para este sistema d e C4D y C65 se obtiene

a a C r D

= *

'e © v

Api i cando esta soluci ón a una placa d e vi dri o soda-cal ció d e i gual es parámetros físicos que en el caso a n t e r i o r , pero con espesor e = 0 . 0 0 3 mts. y sujeta a l a historia t é r m i c a d e templado s e v e r o c o m o s e muestra e n l a figura S C obtenida d e 1 a solución

4

5 G 0 .

4 0 0 -,

3 0 0

-u 3 1J n S 200 P. £

ÌOO J

Plano S e m i E s p e s o r de la p l a c a de v i d r i o ( ,x10"4ints hfedio ,. ,

+ 0.1 seg . 0 0. 2 s e g . A 0 , 3 s e g . X O M s e g 15 Superficie

Exterior

F i g u r a 5. H i s t o r i a t é r m i c a

1 2 0 -,

no _

40

-cS 3 0

o ce

o 4 0

-- 8 0

- 1 2 0 _{71—1 n—1—¡—1—rrn—|—1—1—i~r i~|—1—1—1—1—1—[—1—1 "1 1 1}

0 3 6 9 12

Plano , . i . Medio S e m i E s p e s o r de la p l a c a de v i d r i o

+ O . l s e g . Q 0 . 2 s e g . & 0 . 3 s e g .

Superficie C x 1 0 « W s ). g t e r i o r

x 0 . 4 s e g .

D i c h o s e s f u e r z o s r e s u l t a n c o m p r e s i v o s e n 1 a a u p « r f i c Í 6

exter na y d e tensi ó n máxi ma en el p i a n o medi o. E s t o s e s f u e r z o s

d e j a n d e e v o l u c i o n a r y s e m a n t i e n e n fijos a -partir d e 0 . 4 seg» ya.

q u e la v i s c o s i d a d e s t a n a l t a por d e b a j o d e l o s 5 7 5 *c q u e n o s e

permi t e d e f o r m a c i ó n pi àsti ca s u b s e c u e n t e c o m o s e a p r e c i a e n 1a

fi g u r a 7. En 1a fi gur a 8 s e muestr a la evoiuci ó n d e 1 o s e s f u e r z o s

tèrmi e o s q u e s e or i gi n a n del gradi e n t e d e t e m p e r a t u r a e n l a p l a c a ,

r e s u l t a n d o e s f u e r z o s t e n s i l e s en la s u p e r f i c i e e x t e r i o r e i n t e r i o r ,

y c o m p r e s i v o s en la p a r t e interna.

0 -é-B-s-Q-E-e-8-o -A Q~Q O O a-e • o • D-B • Ü •

4

-- 2 8

t—r-1—i—i—|—i—i—i—i—i—¡—i—i—i—i—i—|—i—T*T—i——i—i—i—i—r

0 Plano

Madio S e m i E s p e s o r de la p l a c a d e v i d r i o ( X 1 Ü mts). '

+ o. 1 s e g . t) 0 . 2 s e g . A O . S s e g . x 0 . 4 s e g .

3 6 9 12

i Superficie

Exterior

e)

E

u

f- •J'O a D • d o n I i

i i i r

i M h i»—*—3

"I i T i i i i i i i i i m i i \ i i i n n | r

0 3 6 9 12 15

ihdio S e m i E sPe s o r d c 1 3 Pl a c a d e v i d r i o ( x 1 0 *4m t s ). Sup.Exl + 0 . 1 s e g . 0 0 . 2 s e g . & 0 . 3 s e g . X 0 . 4 s e g .

Fi g u r a 8. E v o i u c i ó n del e s f u e r z o tèrmi co.

E n l a f i g u r a 9 se o b s e r v a la e v o l u c i ó n d e l o s e s f u e r z o s

t o t a l e s C r e s i d u a l e s m á s t é r m i c o s Z> , r e s u l t a n d o t e n s i l e s en la

s u p e r f i c i e y c o m p r e s i v o s *én el interior d e l a placa. De comparar la

evoiuci ón d e 1 os di f e r e n t e s e s f u e r z o s > s e ' o b s e r v a q u e la

i n c o m p a t i b i l i d a d p l á s t i c a g e n e r a e s f u e r z o s q u e t i e n d e n a disminuir

ÎJO

o

t-l'laiic S e m i E s p e s o r de la p l a c a de v i d r i o ( xlO m t s Supo fi ci e

Medio + 0 . 1 s e g . 0 0 . 2 s e g . A 0 . 3 s e g . X O . i s e g . Exterior

3.5 C O N C L U S I O N E S

La teorí a m a t e m á t i c a de termoelastoplasticidad aquí

p r e s e n t a d a permite m o d e 1 a r los esfuerzos m e c á n i e o s , térmicos y

r e s i d u a l e s de los m a t e r i a l e s sujetos a cualesquier sistema de

formado. La teoría se h a a p l i c a d o con é x i t o a la d e t e r m i n a c i ó n de

la e v o l u c i ó n de los esfuerzos o r i g i n a d o s durante el templado de

v i d r i o plano.

De 1 os r e s u l t a d o s obtenidos se observa que los esfuerzos

residua1 es aparecen debido a una d e f o r m a c i ó n plástica no uni forme

causada por los esfuerzos de origen térmico desarro 1 lados en el

m a t e r i a l .

L o s e f u e r z o s r e s i d u a l e s son de sentido opuesto a los efuerzos

térmicos, e3 decir , de c o m p r e s i ó n máxima • en la superficie

e x t e r i o r y de tensión en el centro de la placa, d i s m i n u y e n d o el

e s f u e r z o total.

Cuando e1 templado se rea 1 iza a una temperatura 1 igeramenté

m a y o r a la de ablandamiento, los esfuerzos r e s i d u a l e s generados

no alcanzan a d i s m i n u i r lo suficiente al esfuerzo total con lo

que se o r i g i n a fractura completa de v i d r i o .

Los e s f u e r z o s r e s i d u a l e s dejan de evolucionar cuando ya

no existe deforma ción plástica debido a un aumento en la

v i s c o s idad originado por la d i s m i n u c i ó n de la temperatura. Estos

esfuerzos p e r m a n e c e n en el v i d r i o y provocan un aumento en su

RAYABILIDAD DEL VIDRIO TEMPLADO : DIAGNOSTICO. ANALISIS

R A Y A B I L I D A D DEL VIDRIO TEMPLADO : DIAGNÓSTICO, A N A L I S I S Y

SOLUCION DEL PROBLEMA.

4.1 ANTECEDENTES

La tota 1 idad de la producción de v i d r i o temp1ado de la empresa en la que se desarrolló el presente trabajo se destina al m e r c a d o internac iona1 y éste demanda un estándar alto de

calidad. En reunión sostenida ©1 di a 6 de F e b r e r o de 1989, personal de Ingeniería de Manufactura de la empresí convino nuestra participación pnra investigar y solucionar el problema de R a y a b i l i d a d del Vidrio Templado. La susceptibilidad al rayado superficial que presentaban los cristales r e s t a b a calidad al producto p e l i g r a n d o su competitividad en el extranjero.

En 1 a primera etapa del proyecto se r e a l i z ó trabajo experimental a efecto de determinar las causas que o r i g i n a b a n la debilidad superficial de los cristales y el m e c a n i s m o b a j o el cual se dañaba la superficie. De esta manera se d i a g n o s t i c ó e1 problema y se e s t a b l e c i ó el criterio genérico para su solución.

4.2 C U A N T I F I C A C I O N D E LA R A Y A B I L I D A D

El problema de r a y a b i 1 i d a d del v i d r i o t e m p l a d o consistí a en la

s u s c e p t i b i l i d a d a rayarse que p r e s e n t a b a la s u p e r f i c i e inferior de

los crista les producidos. Este fenómeno era cuanti f icado m e d i a n t e una

prueba de laboratorio ( p r u e b a de la r a y a b i l i d a d ) que se u t i l i z a b a

como control de calidad. Se establecí a un límite crí tico en el grado

de r a y a b i 1 i d a d y si este se s o b r e p a s a b a durante las p r u e b a s la

p r o d u c c i ó n era rechazada. La prueba se efectuaba como sigue :

a) Se humedecía la s u p e r f i c i e del v i d r i o a i n s p e c c i o n a r

m e d i a n t e una s o l u c i ó n jabonosa.

b ) M e d i a n t e una n a v a j a d e u n filo se b a r r í a t r a n s v e r s a l m s n t e

la superficie del cristal 50 v e c e s como se indica en la

figura.

c) O b s e r v a c i ó n en cuarto obscuro con luz t r a n s m i t i d a .

d ) Conteo de rayas.

4:3 D I A G N O S T I C O

La p r i m e r a p r u e b a que se rea1 i zó sobre los v i d r i os t e m p 1ados

fué un pul ido qui mi co d e la superficie m e d i a n t e u n a s o l u c i ó n de

H F ( 1 0 % H F c o n c e n t r a d o + 9 0 % HzO en v o l u m e n ) . P o s t e r i o r a la

prueba de la r a y a b i 1 i d a d los cristales pul idos no p r e s e n t a r o n

rayas de n i n g ú n tipo, lo cua1 m o s t r a b a que el p r o b l e m a era

totalmente s u p e r f i c i a l , d e s c a r t a n d o la p o s i b i l i d a d de u n a m a l a

d i s t r i b u c i ó n en el perfil de los esfuerzos r e s i d u a l e s .

Con base en lo a n t e r i o r , la superficie de los c r i s t a l e s fué

inspeccionada en d e t a l l e m e d i a n t e m i c r o s c o p í a ó p t i c a (MO). En la

inspección se observó que en la cara inferior ( en c o n t a c t o con

los r o d i l l o s de t r a n s p o r t a c i ó n el h o r n o de t e m p l a d o ) tenía un

b u e n número d e partí cu las incrustadas, f igura 1, m i e n t r a s que

las caras s u p e r i o r e s , figura 2, no p r e s e n t a b a n e s t a a n o m a l í a .

Cabe puntua1 i z a r que la s u s c e p t i b i l i d a d al r a y a d o ú n i c a m e n t e se