Vidrio flotado y vidrio laminado
Vidrio flotado
El proceso de flotación, inventado por Sir Alastair Pilkington en 1952, produce vidrio plano. Este proceso permite la fabricación de vidrio transparente, tintado y revestido para edificios, así como de vidrio transparente y tintado para vehículos.
Existen alrededor de 260 plantas de vidrio flotado en todo el mundo con una producción combinada de aproximadamente 800.000 toneladas de vidrio a la semana. Una planta de vidrio flotado, que opera ininterrumpidamente entre 11 y 15 años, produce alrededor de 6.000 kilómetros de vidrio al año con espesores de entre 0,4 mm y 25 mm y anchos de hasta 3 metros.
Una línea de flotación puede tener casi medio kilómetro de longitud. La materia prima entra por un extremo y por el otro salen placas de vidrio, cortadas con precisión según las especificaciones, a un ritmo de hasta 6.000 toneladas semanales. Entre ambas etapas se encuentran seis etapas altamente integradas.
Fusión y refinación
Los ingredientes de grano fino, cuidadosamente controlados en cuanto a calidad, se mezclan para formar un lote, que fluye hacia el horno que se calienta a 1500 °C.
Hoy en día, el vidrio flotado produce vidrio con una calidad casi óptica. Varios procesos (fusión, refinación y homogeneización) se llevan a cabo simultáneamente en las 2000 toneladas de vidrio fundido del horno. Estos procesos se llevan a cabo en zonas separadas en un complejo flujo de vidrio impulsado por altas temperaturas, como muestra el diagrama. Esto se traduce en un proceso de fusión continuo, que dura hasta 50 horas, que entrega vidrio a 1100 °C, libre de inclusiones y burbujas, de forma fluida y continua al baño de flotación. El proceso de fusión es clave para la calidad del vidrio; las composiciones pueden modificarse para cambiar las propiedades del producto final.
Baño de flotación
El vidrio del horno de fundición fluye suavemente a través de un pico refractario hacia la superficie similar a un espejo del estaño fundido, comenzando a 1.100 °C y saliendo del baño de flotación como una cinta sólida a 600 °C.
El principio del vidrio flotado no ha cambiado desde la década de 1950, pero el producto ha evolucionado drásticamente: de un espesor de equilibrio único de 6,8 mm a un rango que va desde submilimétricos hasta 25 mm; de una franja frecuentemente deteriorada por inclusiones, burbujas y estrías a una perfección casi óptica. El vidrio flotado proporciona lo que se conoce como acabado al fuego, el brillo de la porcelana nueva.
Recocido, inspección y corte por encargo
● Recocido
A pesar de la tranquilidad con la que se forma el vidrio flotado, se generan tensiones considerables en la cinta al enfriarse. Si la tensión es excesiva, el vidrio se romperá bajo la cuchilla. La imagen muestra las tensiones a través de la cinta, reveladas mediante luz polarizada. Para aliviar estas tensiones, la cinta se somete a un tratamiento térmico en un horno largo conocido como horno de recocido. Las temperaturas se controlan rigurosamente tanto a lo largo como a lo ancho de la cinta.
●Inspección
El proceso de flotación es reconocido por producir vidrio perfectamente plano y sin defectos. Sin embargo, para garantizar la máxima calidad, se realizan inspecciones en cada etapa. En ocasiones, una burbuja no se elimina durante el refinado, un grano de arena se resiste a fundirse o una vibración en el estaño produce ondulaciones en la cinta de vidrio. La inspección automatizada en línea cumple dos funciones: detecta fallos del proceso en etapas anteriores que pueden corregirse, lo que permite que las computadoras posteriores guíen los cortadores para evitar los defectos. La tecnología de inspección ahora permite realizar más de 100 millones de mediciones por segundo en la cinta, localizando defectos que el ojo humano no podría detectar.
Los datos impulsan los cortadores "inteligentes", mejorando aún más la calidad del producto para el cliente.
●Corte por encargo
Las ruedas de diamante recortan los orillos (bordes tensos) y cortan la cinta al tamaño indicado por computadora. El vidrio flotado se vende por metro cuadrado. Las computadoras traducen los requisitos del cliente en patrones de corte diseñados para minimizar el desperdicio.
Vidrio laminado
El proceso de laminación se utiliza para la fabricación de vidrio para paneles solares, vidrio plano estampado y vidrio armado. Se vierte un flujo continuo de vidrio fundido entre rodillos refrigerados por agua.
El vidrio laminado se utiliza cada vez más en módulos fotovoltaicos y colectores térmicos debido a su mayor transmitancia. La diferencia de precio entre el vidrio laminado y el flotado es mínima.
El vidrio laminado es especial debido a su estructura macroscópica. Cuanto mayor sea la transmitancia, mejor. Hoy en día, el vidrio laminado de alto rendimiento con bajo contenido de hierro alcanza típicamente el 91 % de transmitancia.
También es posible introducir una estructura superficial en la superficie del vidrio. Se eligen diferentes estructuras superficiales según la aplicación prevista.
Una estructura superficial con rebabas se utiliza a menudo para mejorar la adherencia entre el EVA y el vidrio en aplicaciones fotovoltaicas. El vidrio estructurado se utiliza tanto en aplicaciones fotovoltaicas como termosolar.
El vidrio estampado se fabrica mediante un proceso de una sola pasada, en el que el vidrio fluye hacia los rodillos a una temperatura aproximada de 1050 °C. El rodillo inferior, de hierro fundido o acero inoxidable, lleva grabado el negativo del patrón; el rodillo superior es liso. El espesor se controla ajustando la separación entre los rodillos. La cinta sale de los rodillos a unos 850 °C y se mantiene sobre una serie de rodillos de acero refrigerados por agua hasta el túnel de recocido. Tras el recocido, el vidrio se corta a medida.
El vidrio armado se fabrica mediante un proceso de doble pasada. El proceso utiliza dos pares de rodillos formadores refrigerados por agua, accionados independientemente y alimentados cada uno con un flujo separado de vidrio fundido procedente de un horno de fusión común. El primer par de rodillos produce una cinta continua de vidrio, con la mitad del grosor del producto final. Esta se recubre con una malla metálica. A continuación, se añade una segunda alimentación de vidrio para obtener una cinta del mismo grosor que la primera y, con la malla metálica "intercalada", la cinta pasa por el segundo par de rodillos, que forman la cinta final de vidrio armado. Tras el recocido, la cinta se corta mediante dispositivos especiales de corte y rotura.