Refractarios básicos para hornos de vidrio

BOL.SOC.ESP.CERAM.VIDR. 28 (1989) 2, 81-86
Refractarios básicos para hornos de vidrio
C. RIBERA AZCARATE
Arístegui Material Refractario. Hernani (Guipúzcoa)
RESUMEN.—Refractarios básicos para hornos de vidrio.
ABSTRACT.—Basic refractories for glass furnaces.
Se exponen las innovaciones introducidas en los refractarios de magnesita y magnesita-cromo que les permiten
ocupar un papel preponderante en los empilajes de los
recuperadores de hornos de vidrio. Tras analizar las condiciones de trabajo de las diferentes zonas de las cámaras, bóvedas, empilaje, conductos, se muestran los tipos
y características de material básico más idóneo en cada
área. Se resumen finalmente las ventajas de estos materiales respecto a los electrofundidos o de forsterita igualmente empleados en este tipo de instalaciones.
The recent innovations in the magnesite and chromiummagnesite refractories which nowadays are very important in the empilements of recovery glass furnaces are
described in this paper. After discussion of the working
conditions in the different areas of the chambers, archs,
empilements and charnels; the types and characteristics
of the basic refractories more adequate for each area are
shown.. The advantages of these materials with respect
the electrocasting or forsterite materials are, finally,
discussed.
1. INTRODUCCIÓN
En la tabla I se puede comparar la evolución experimentada por las magnesitas consideradas entre los años 70 de
buena calidad. Las diferencias en cuanto a contenidos de segundas fases y porosidad de grano son enormes. Hay que
tener en cuenta que en éstas buena parte de la cal y del hierro se encuentran, formando parte de la red cristaHna de la
periclasa, por lo que prácticamente no hay más que una
fase. La porosidad del grano, menor del 4%, las aproxima
Refractarios básicos son los que se comportan químicamente como bases en sus reacciones a alta temperatura.
Se establece, pues, un interés primario en su uso en los
hornos de vidrio en los que los productos alcalinos (y por
lo tanto básicos) son predominantes.
Los refractarios básicos se componen fundamentalmente
de magnesita, y secundariamente de cromita y otros materiales.
Sin embargo, el óxido de magnesio, constituyente principal de estos refractarios, se disuelve difícilmente en los vidrios fundidos. Por otra parte el óxido de cromo, otro
constituyente importante, es un colorante notable. Así que,
a pesar de su interés teórico, los refractarios básicos han sido desplazados fuera del horno de fusión propiamente dicho, a donde no puedan contaminar al baño de vidrió fundido.
TABLA I
EVOLUCIÓN DE LA COMPOSICIÓN QUÍMICA
Y DENSIDAD DE MAGNESITAS UTILIZADAS
EN REFRACTARIOS BÁSICOS (1970-1988)
AÑO 1970
Tipos
MgO SÍO2
CaO Fe203 Densidad
90
1
4
4
3,35
4,5
2
0,5
3,30
in. Agua de mar forsterítica 94
4,5
1
0,5
3,25
IV. Agua de mar c/s=2 *
1,5
2,5
0,5
3,30
I. Natural cristalina
2.
CARACTERÍSTICAS Y EVOLUCIÓN
DE LAS MAGNESITAS Y CROMITAS
Las magnesitas utilizadas hoy en día han mejorado mucho y evolucionado desde el concepto originario de carbonato natural calcinado y sinterizado a base de adición, o
existencia en el yacimiento, de óxidos de hierro y otros fundentes y mineralizadores. Hoy en día se utilizan, en los productos de calidad, magnesitas sintéticas a partir del Cl2Mg
contenido en el agua de mar o en salmuera, o bien procedentes de minas con una importante purificación previa del
mineral, habiendo quedado relegados los tipos primitivos a
aplicaciones secundarias como ladrillos de uso corriente o
masas refractarias.
Recibido el 20-1-89 y aceptado el 20-2-89.
MARZO-ABRIL, 1989
II. Natural criptocristalina 92,5
95
* 6303=0,1%
AITO 1988
Tipos
MgO SÍO2
CaO Fe203 Densidad
97
0,5
2
0,5
3,44 1
97,5
0,3
1,8
0,1
3,47
III. Sintética salmuera
98,2
0,2
0,8
0,4
3,45 1
IV. Sintética alta pureza
99,2
0,1
0,6
0,1
3,43
I. Natural purificada
II. Agua de mar *
6203=0,005%
81
C. RIBERA AZCARATE
a los productos electrofundidos. Además hay otras mejoras
como la localización de los escasos silicatos en la microestructura y el aumento de los tamaños de cristal con la consiguiente disminución de superficie de ataque.
Todo ello hace que algunos problemas clásicos planteados por las magnesitas como las precauciones al cortar ladrillos con refrigeración por agua o el comportamiento bajo
carga tengan que ser abandonados cuando se habla de los
materiales disponibles hoy en día. Otra cosa es que, por falta de evolución técnica o en aplicaciones menos comprometidas se sigan utilizando materiales tradicionales para los que
los antiguos conceptos siguen en vigor.
Al ser productos naturales con escaso tratamiento minero, las cromitas han evolucionado menos. Sin embargo, se
dispone hoy de buenas cromitas para los productos que la
requieren. Unas cromitas disponibles actualmente pueden
verse en la tabla II.
TABLA II
Salvo el marco de la puerta situado en el interior del propio horno, el resto del conducto de los quemadores puede
construirse con refractario de magnesita. Las condiciones
de trabajo de ciclo térmico, ciclo redox, ataque de vapores
alcalinos y abrasión por polvos volantes piden un material
de elevada resistencia mecánica a alta temperatura, exento
de óxidos reducibles y que no reaccione con los vapores alcalinos. Esta reacción no se produce con la periclasa, sino
con las fases de silicatos que puedan existir entre los granos
de periclasa.
Por otra parte el ciclo térmico provoca dilataciones y contracciones diferentes en las distintas fases que pueden estar
presentes en el ladrillo, provocando la típica fractura en cubos (figura 1).
Ambas consideraciones exigen un material de alta pureza, prácticamente exento de segundas fases, con baja porosidad y alta resistencia en caliente, y siempre dentro de los
límites económicos prácticos.
COMPOSICIÓN QUÍMICA DE DIVERSAS CROMITAS
EMPLEADAS ACTUALMENTE
Cr203
SÍO2
AI2O3
FeO
Sudáfrica
46
0,8
15
25
Filipinas
45
4
16
16
Norte de Africa
51
3
14
15
Nueva Caledonia
51
4
9
16
Asimismo, las mejoras en los sistemas y equipos de fabricación han hecho evolucionar a los refractarios básicos de
tal forma que los productos actuales se parecen muy poco
a los existentes hace quince años lo que es muy de tener en
cuenta en un uso de ciclo largo como los hornos de vidrio.
Los refractarios básicos se utilizan en los dos tipos principales de hornos de vidrio, de llamas transversales o de llamas en bucle y en los vidrios sodocálcicos, de silicato y al
plomo, pero no en los vidrios de borosilicato u opal ya que
los vapores de éstos son incompatibles con los refractarios
básicos.
Los principales requisitos a que deben ser sometidos los
materiales son los siguientes:
— Resistencia a las solicitaciones existentes, o sea,
duración adecuada a los condicionamientos técnicos
del proceso.
— Características térmicas adecuadas y, por tanto,
rentabilidad de su empleo.
— Precio adecuado al rendimiento económico de la
instalación.
Los refractarios básicos responden en su conjunto a todos
estos requerimientos y éstas son razones de su uso.
3.
CONDICIONES DE TRABAJO
DEL REFRACTARIO EN BÓVEDAS
Y PAREDES DE CÁMARAS
Se expone a continuación las condiciones de trabajo de las
zonas del horno donde se suelen utilizar estos refractarios
y las soluciones que pueden ofrecerse.
82
Fig. \.—Deterioro típico en refractarios de magnesita.
Dependiendo de la marcha de trabajo, de la gravedad del
problema y del nivel económico admisible los materiales idóneos serían los reflejados -en la tabla IIL
En cuanto a la cámara propiamente dicha (figura 2) se pueden distinguir en ella las siguientes zonas: Bóveda de cámaras; Pared frontal; Muros de separación de cámaras, si
existen; la propia Pared de Cámaras y los Arcos Soportes,
TABLA III
PROPIEDADES DE LOS REFRACTARIOS BÁSICOS
EMPLEADOS EN CONDUCTOS DE QUEMADORES
Condiciones
MgO
%
Mod. rot.
Densidad Porosidad Res. frío
flex
1.400°
N/mm2
g/cm3
%
N/mm2
Muy severas
99
3
14
40
10
Severas
98
3
14
50
8
Medias
97
3
13
60
6
BOL.SOC.ESP.CERAM.VIDR. VOL. 28 - NUM. 2
Refractarios básicos para hornos de vidrio
TABLA IV
&ovgda de cámaras
CARACTERÍSTICAS DE LOS REFRACTARIOS
EMPLEADOS EN BÓVEDAS Y CÁMARAS
Bóveda y pared
frontal
MgO
%
CrsOs Densidad Porosidad Res. frío
N/mm2
g/cm3
%
%
Mod. rot.
a 1.400°
N/mm2
Aislamiento
muy fuerte
97
—
3
13
60
6
Aislamiento
normal
48
28
3
19
30
6
Muros de cámaras
MgO
%
Cr203 Densidad Porosidad Res. frío
N/mm2
g/cm
%
Mod. roí.
a 1.400°
N/mm2
Muy severas
97
—
3
13
60
6
Severas
48
28
3
19
30
6
Medias
95
—
3
15
70
3
•
Fig. 2.—Cámara de recuperadores en hornos de vidrio.
Estos últinios no se suelen construir con materiales básicos, aunque sería un aspecto a considerar caso de que haya
precalentamiento previo intenso. Las paredes de cámara pueden hacerse con las mismas calidades del empilaje que tienen a su altura.
La bóveda de la cámara está sometida a las tensiones mecánicas de su propio peso y del aislante que tiene encima
y, sobre todo si el aislamiento es muy fuerte, está el ladrillo
sometido a una temperatura media muy alta, que puede elevarse esporádicamente como consecuencia de puntas de temperatura. Por el contrario, los ataques químicos, de abrasión
y el ciclado térmico-redox no son excesivamente fuertes.
El problema es, pues, principalmente elegir un material
de alta resistencia a la fluencia en caliente, que no pierda
características mecánicas aún en punta de temperatura y con
la suficiente resistencia a las agresiones químicas. En la tabla IV se recogen las características de los materiales que
pueden hacer frente a esas solicitaciones, dentro de las consideraciones económicas apuntadas, siempre dentro de las
consideraciones económicas prácticas.
La pared frontal está sometida además a un fuerte ataque
por el impacto y penetración de los polvos volantes arrastrados de la carga; sin embargo, la tensión mecánica suele
ser menor. Un tipo de material adecuado para esta aplicación se expone en la tabla IV.
Si la cámara no es corrida y existen muros intermedios
de cámaras, éstos están sometidos a ataques menores desde
un punto de vista químico. Sin embargo, pueden llegar a ser
de gran tamaño y estar sometidos a flujos térmicos por ambas caras, lo que da lugar a una temperatura media de trabajo elevada que requeriría conservar buena resistencia a
elevada temperatura. Las características de materiales sindicados para esta zona se indican en el apartado correspondiente de la tabla IV.
MARZO-ABRIL, 1989
El punto más delicado de la zona superior de cámaras es
la base de la penetración del quemador, que debería construirse con el mismo material que el seleccionado para el
conducto.
4.
REFRACTAMOS PARA EL EMPILAJE
En el empilaje o apilamiento entra en juego, además de
las anteriores, otras consideraciones de tipo térmico junto
con las de estabilidad y resistencia mecánica.
El rendimiento térmico de un empilaje depende de muchos factores como superficie libre, velocidad del aire, formatos utilizados y su disposición, etc., pero primordialmente
y a igualdad de lo demás depende de la* naturaleza de los
materiales utilizados en su construcción.
El calor específico por volumen nos da la capacidad de
almacenaje de calor que tiene cada material, en una disposición dada.
En la figura 3 se observa la superioridad de la magnesita,
e incluso de la magnesia-cromo, en este terreno, frente a otros
materiales competitivos utilizados. Es de destacar, dentro de
los básicos, la débil posición de la forsterita en las temperaturas utilizadas lo que explica, entre otros motivos, la decadencia de este material cuyo empleo suele estar justificado
por condiciones económicas locales.
En la figura 4 se expresa el valor de la relación conductividad térmica frente al calor específico por densidad; lo que
constituye un índice de la velocidad a que el calor puede
transmitirse y, por tanto, indica parcialmente la capacidad
de regeneración de la cámara. Nuevamente es destacable la
buena posición de los básicos, superados solamente por el
ZAS a elevadas temperaturas.
Las solicitaciones que recibe el material de apilamiento
depende de la zona donde esté colocado. En la figura 5 se
83
C. RIBERA AZCARATE
;.20O°
Fig. 2) .—Evolución de la capacidad térmica en función de la temperatura
para diferentes tipos de materiales refractarios.
í.300°
lAOO^
Fig. \.—Variación del índice de velocidad de transmisión térmica en función de la temperatura para diversos tipos de materiales refractarios.
Obelado
Ciclado
' ^|f^"]''^°
í!'^"^^°
a l t a temp, baja temp
Arrastre
Alcalis
Alcalis
í^
polvos
vapores
condensa,
Ciclado
redox
Alcalis Alcalis
vapores condensa,
Ciclado
redox
SEVERO
muestra gráficamente la intensidad de las distintas solicitaciones a que está sometido el apilamiento desde el punto de
vista refractario. Hay que añadir las tensiones mecánicas producidas por el propio peso del apilamiento, crecientes lógicamente hacia abajo, y los efectos mecánicos de las corrientes
de aire y las distorsiones que produce la condensación de
sulfatos. Así, en la parte superior son máximos la punta de
temperatura del ciclo térmico, el ataque por vapores alcalinos y la acción de los polvos volantes, pero no hay condensaciones.
En la zona inferior, por el contrario, el efecto predominante es la condensación de los sulfatos mientras que los otros
tienen menor cuantía aunque el choque térmico de enfriamiento pueda ser importante.
La zona intermedia participa de ambas situaciones extremas en menor grado y puede ser difícil decidir dónde termina una zona y empieza otra, no sólo en marcha normal sino
para poder prever situaciones no habituales. Hay, pues, que
estudiar para cada homo la distribución de los materiales económica y técnicamente más adecuados.
En líneas generales las solicitaciones de la parte superior
requieren un material de alta resistencia en caliente, bajo las
mismas consideraciones hechas para los conductos.
En el apilamiento medio pueden utilizarse y se han utilizado una serie de materiales diversos. Cada uno tendrá sus
ventajas e inconvenientes y la elección dependerá de cada
instalación.
84
Zona Superior MODERADO
ESCASO
Ciclado
Ciclado Arrastre
te'rmico
térmico
de
a l t o tempe, baja temp p o l v o s
SEVERO
Zona Media
MODERADO
ESCASO
Ciclado Ciclado Arrastre Alcalis Alcalis Ciclado
UâtZ
â ^ Pofvos ^-^^^^^ --ndensa. redox
SEVERO
Zona Inferior
MODERADO
ESCASO
SOLICITACIONES PARA ZONAS DEL APILAMIENTO
Fig. 5.—Condiciones de trabajo en las diferentes zonas del empilaje.
BOL.SOC.ESP.CERAM.VIDR. VOL. 28 - NUM. 2
C. RIBERA A Z C A R A T E
En la tabla V se recogen las características más significativas de los diversos materiales utilizables en cada una de
las zonas. La elección definitiva dependerá de las condiciones de trabajo y económicas concretas.
La magnesita pura, en principio, es un material idóneo para
la mayoría de las solicitaciones refractarias y, además, tendría las mejores características térmicas. Es más crítico su
comportamiento ante las condensaciones de sulfatos y económicamente es más costosa.
La cromo-magnesia resistirá bien a las condensaciones pero
no tanto al ciclo redox ni a los ataques de vapores alcalinos.
Su empleo será más conveniente en una zona más baja donde estos ataques son menores.
La magnesia-cromo ocupa una posición intermedia entre
los dos materiales citados y podría ser un buen material de
compromiso. Sin embargo, usualmente, estos materiales pre-
TABLA V
DE LOS MATERIALES REFRACTARIOS
EMPLEADOS EN LAS DIVERSAS ZONAS
DEL EMPILAJE DE REGENERADORES
CARACTERÍSTICAS
Densidad Porosidad Res. irío
N/mm2
g/cm3
%
Mod. rot.
flex,
a 1.400°
N/inm2
3
14
40
10
—
3
14
50
8
97
—
3
13
60
6
MgO
Cr203
%
%
Magnesita
95
—
2,9
16
60
4
Magnesita
93
—
2,9
16
60
4
Magnesia cromo
75
9
3
19
25
4
Magnesia cromo
alta cocción
65
18
3,1
18
25
6
Cromo magnesia
alta cocción
48
28
3,1
19
30
6
MgO
Cr203
%
%
Res. frío
N/mm^
Mod. rot.
flex.
al.400°
N/min2
Cromita
25
42
3,2
20
30
—
Cromo magnesia
alta cocción
48
28
3,1
19
30
6
Forsterita
51
1
2,6
22'
30
—
MgO
Cr203
%
%
Magnesita
99
—
Magnesita
98
Magnesita
Zona superior
Zona intermedia
Zona inferior
MARZO-ABRIL, 1989
Densidad Porosidad Res. frío
g/cm3
N/mm2
%
Densidad Porosidad
g/cm^
%
Mod. rot.
flex,
a 1.400°
N/mm2
sentan una mayor porosidad que las magnesitas y los ataques químicos son más intensos. Hay que recordar aquí el
ataque por vanadio procedente de la combustión del fueloil. El vanadio forma vanadatos de calcio que disgregan la
estructura del ladrillo pudiendo producir el colapso del empilaje. Sin embargo, éste es un ataque más cuya importancia no se debe exagerar, máxime teniendo en cuenta que cada
vez hay más hornos alimentados con gas natural y, por tanto, exentos de este problema.
Por todo lo anterior, la solución más aconsejable es extender el apilamiento de magnesitas hacia la zona media, utilizando una calidad más económica en las filas inferiores y
pasar directamente o tras una zona pequeña de transición a
un material para la zona inferior sin utilizar una calidad específica para la cara intermedia.
En la zona inferior el problema es la condensación de sulfatos, junto con la resistencia mecánica requerida para soportar el considerable peso de las hiladas superiores. La
cromita tiene una buena resistencia a los sulfatos pero para
poder tener una buena resistencia en caliente es necesario
el empleo de un refractario de cromo-magnesia de alta cocción, en la que haya un alto grado de uniones directas
periclasa-espinelas que proporcionen una buena resistencia
en caliente, una porosidad baja y un mínimo de fases secundarias susceptibles de ataques químicos. La formación progresiva de nefelina (NasO • AI2O3 • 2SÍO2) es la causa
principal de la desintegración del refractario en esta zona.
De ahí la utilización actual en las cromo-magnesias de cromitas de alto contenido en.Cr203 y elevada relación cromo/alúmina.
Por otra parte, la buena resistencia en caliente del material de alta cocción permite cualquier tipo de colocación del
empilaje en esta zona. Por todo ello el material de cromomagnesia de alta cocción es el más recomendable para esta
zona.
En cuanto al empleo de material de forsterita, utilizado
anteriormente con profusión en estas zonas debido a su buena resistencia a los sulfatos, hay que recordar que es un producto muy inferior en cuanto a sus características refractarias
y propenso a la formación de nefelina. Solamente el precio
podría justificar su uso y ello en países que disponen de ella
como materia prima local, lo que no es el caso de España.
Por último, los arcos soportes y filas desapoyo del apilamiento suelen construirse en materiales de alta alúmina. Sin
embargo, en el caso de precalentamiento del aire podrían
llegar a trabajar a temperaturas próximas al punto de ablandamiento o más bien al de una ñuencia peligrosa. En estos
casos habría que pensar en la utilización de un material básico, de mayor resistencia a la fluencia, para estas construcciones.
La forma de realizar los apilamientos, es decir, las maneras de colocar los ladrillos ha sido objeto de muchos estudios y tienen una gran influencia sobre el rendimiento térmico
del regenerador. En la figura 6 se recogen las formas y disposiciones más usuales, cuyas variables están recogidas en
la literatura técnica.
En cualquier caso, es conveniente tomar en consideración
el hecho de que, en la práctica, el espesor mínimo de los
ladrillos que asegure una buena estabilidad es de 64 mm,
diversos estudios han mostrado que sólo 40 mm entran en
el juego calentamiento-enfriamiento, con lo que los 24 mm
interiores no son útiles ()ara la regeneración.
Una solución desde el punto de vista de los refractaristas
85
Refractarios básicos para hornos de vidrio
por tanto el rendimiento térmico del regenerador aunque éste
no depende sólo del espesor de pared. Estos ladrillos son,
sin embargo, más caros y nuevamente entrarían en juego las
consideraciones económicas.
DOMINOS
Buena Superficie
gran turbulencia
Calentamiento^
limpiable
5. CONCLUSION. COMPARACIÓN ENTRE
LOS DISTINTOS TIPOS DE REFRACTARIOS
UTILIZADOS EN EMPILAJE
DIAGONAL
Menos Estable^ Menos
gran
superficie
Limpiable
calentamiento
BASKET WEAVE
Estable y gran relación peso/volum.
limpbblej menos
superficie
calentamiento
AFILAMIENTOS
Las características térmicas de los refractarios básicos no
admiten comparación con los aluminosos, así como su resistencia a los ataques químicos existentes que es también
muy superior salvo en vidrios especiales. Sin embargo, el
caso no es el mismo frente a los refractarios de circónalúmina-sflice electrofundidos. Estos presentan unas buenas
características térmicas, aunque próximas a las magnesitas
y la posibilidad de fabricarse en formatos de reducido espesor de pared sin pérdidas de estabilidad. Además, como todo material electrofundido no presentan más que una
porosidad macroscópica y pueden fabricarse en formatos especialmente adaptados como para apilamientos. No cabe duda
de que son un buen material, útil en muchos casos. Su principal inconveniente es sólo su elevado precio.
Sin embargo, los materiales básicos conservan una serie
de ventajas frente a los electrofundidos:
— Térmicamente son parecidos e incluso superiores en
ciertos intervalos de temperaturas.
— Existen diversidad de materiales que pueden aportar
la solución más idónea a cada problema concreto.
— Son materiales que se fabrican en España y su disponibilidad es lógicamente muy superior a un material
importado.
— El precio de adquisición y por tanto la inversión necesaria es mucho más reducida.
— Con las duraciones de cámaras actualmente alcanzables con materiales básicos de por ejemplo siete años,
la duración de la cámara de electrofundido debería ser
de unos veinte años para amortizar el coste inicial.
TRADICIONALES
Fig. 6.—Disposición de las piezas refractarias en distintos tipos de empilajes.
básicos consiste en la realización de empilaje en forma de
bloques en chimenea semejantes a los utilizados en estufas
de horno alto (figura 7). Estas piezas pueden fabricarse con
espesor de pared de 40 mm sin pérdida de estabilidad, pudiendo colocarse en diversas disposiciones y aprovechando
así todo el material para el intercambio térmico, mejorando
Francamente parece un plazo muy largo en el que puede
haber, y seguramente las habrá, mejoras técnicas que pongan en cuestión el material antes de haber terminado el plazo necesario para su amortización. Todo ello sin tener en
cuenta posibles incidentes que arruinen la cámara por motivos ajenos al refractario y que, en un plazo tan largo, no
es difícil que se produzcan.
Por todo ello, los materiales Yefractarios básicos siguen
conservando su vigencia y mantienen su importancia en la
construcción de los hornos de vidrio.
6.
Fig. 1 .—Pieza refractaria para empilaje de estufa de horno alto.
86
BIBLIOGRAFÍA
1. 28th International Colloquium on Refractories Proceedings. Aachen, 1985.
2. WALTER, F . H . : Basic refractories for the glass tank.
The Glass Industry. Sep. 1976.
Latest developments in checkerworks design. British
Glass Ind. Research Association. Oct. 1982.
BOL.SOC.ESP.CERAM.VIDR. VOL. 28 - NUM. 2
ir"""i''""y
ElSl
R E G Ó & C I A . S. A.
MADRID
San Romualdo, 26
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EL VIDRIO
CONSTITUCIÓN, FABRICACIÓN, PROPIEDADES
por José M.« Fernández Navarro
Precio: 5.500 Ptas.
Edit. Consejo Superior de Investigaciones Científicas.
Madrid 1985
XXVI + 667 págs.; 357 figs.; 1117 refs.
Formato 26 x 17,5 cm.
CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS
INSTITUTO DE CERÁMICA Y VIDRIO
El presente libro es un tratado general sobre el vidrio, en el que su
estudio se aborda tanto desde el punto de vista de su constitución
estructural como en lo que se refiere a su fabricación, a sus características y a su comportamiento. A lo largo de toda la obra se expone con
criterio científico el estado actual del conocimiento sobre este material, basado en una cuidadosa labor crítica de selección y de revisión
bibliográfica que compendia más de un millar de referencias.
El libro está dividido en cuatro partes bien diferenciadas. La primera
consiste en una amplia introducción histórica, en la que se describe la
evolución del vidrio y el papel artístico y funcional, o científico y
tecnológico que socialmente ha desempeñado en distintas épocas y
lugares.
En la segunda parte, dedicada a la constitución de los vidrios, se
exponen los principales modelos y teorías sobre su estructura, los
diferentes criterios propuestos para explicar la vitrificabilidad, y el
proceso de desvitrificación.
La tercera parte trata de los fundamentos de la fabricación del
vidrio. Tras'un capítulo inicial dedicado a las materias primas y a las
condiciones que éstas deben satisfacer, se estudian desde el punto de
vista fisicoquímico, y siguiendo un orden secuencial, las distintas etapas que componen el proceso de elaboración del vidrio hasta llegar a
su conformación y enfriamiento. Esta parte se complementa con un
extenso capítulo sobre defectos de fabricación y con otro especial
dedicado a la preparación de vidrios a partir de geles.
La cuarta parte se ocupa con gran extensión de las principales propiedades del vidrio, tales como viscosidad, tensión superficial, densidad, dilatación, propiedades térmicas, mecánicas, ópticas, eléctricas,
magnéticas y químicas. Siguiendo una misma sistemática, en cada
una de ellas se estudia su fundamento, la influencia que ejercen distintos factores, los métodos empleados para su medida y algunas de sus
aplicaciones prácticas.
Si por su estructuración y por su enfoque didáctico podría considerarse como un libro de texto recomendable para los estudiantes que
deseen familiarizarse con el vidrio, la amplitud y la variedad de su
contenido hacen de él una obra de consulta y de interés para cuantos
se dedican al estudio de los materiales y, particularmente, para todos
aquéllos cuya actividad profesional está relacionada con el vidrio,
bien sea en el campo científico o bien en el sector industrial de su
fabricación, de su transformación o de su utilización.
INDICE GENERAL
I. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA
Evolución del vidrio a través de los tiempos.
1.1. El uso del vidrio natural.
1.2, El vidrio en la Edad Antigua.
1.3, El vidrio a partir de la época medieval.
1.4, El vidrio a partir del siglo XVII, su evolución tecnológica y
su contribución a la Ciencia.
II. CONSTITUCIÓN DE LOS VIDRIOS
2. El estado vitreo y la estructura de los vidrios.
2.1. Características del estado vitreo.
2.3. Cristaloquímica del vidrio.
2.4. Estructura del vidrio.
2.5. Desvitrificación o cristalización del vidrio.
III. FUNDAMENTOS DE LA FABRICACIÓN
DEL VIDRIO
3. Materias primas para la fabricación del vidrio.
3.1. Vitrificantes.
3.2. Fundentes.
3.3. Estabilizantes.
3.4. Componentes secundarios.
3.5. Otros componentes.
3.6. Formas de expresión de la composición de los vidrios.
4. El proceso de elaboración del vidrio.
4.1. Reacción de los componentes y formación del vidrio.
4.2. Disolución del excedente de sílice.
4.3. Afinado y homogeneizacíón del vidrio.
4.4. Reposo y acondicionamiento térmico.
4.5. Procedimientos de conformación y moldeado del vidrio.
4.6. Enfriamiento y recocido del vidrio.
5. Defectos del vidrio.
5.1. Definición y clasificación.
5.1. Defectos de masa o de fusión.
6. Preparación de vidrios a partir de geles.
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IV. PROPIEDADES DE LOS VIDRIOS
Consideraciones generales sobre las propiedades.
Viscosidad.
Tensión superficial.
Densidad.
Dilatación térmica.
Resistencia al choque térmico.
Propiedades térmicas.
Propiedades mecánicas.
Propiedades ópticas.
Propiedades eléctricas.
Propiedades magnéticas.
Propiedades químicas.
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