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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN

CAPÍTULO I

COLOIDES

1.1. MOTIVACION

1.2. INTRODUCCION

En física y química un coloide, sistema coloidal, suspensión coloidal o

dispersión coloidal es un sistema formado por dos o más fases, principalmente:

una continua, normalmente fluida, y otra dispersa en forma de partículas; por lo

general sólidas.1 La fase dispersa es la que se halla en menor proporción.

Normalmente la fase continua es líquida, pero pueden encontrarse coloides

cuyos componentes se encuentran en otros estados de agregación.

El nombre de coloide proviene de la raíz griega kolas que significa «que puede

pegarse». Este nombre que hace referencia a una de las principales

propiedades de los coloides: su tendencia espontánea a agregar o formar

coágulos.

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Los coloides también afectan el punto de ebullición del agua y son

contaminantes.

Los coloides se diferencian de las suspensiones químicas, principalmente en el

tamaño de las partículas de la fase dispersa. Las partículas en los coloides no

son visibles directamente, son visibles a nivel microscópico (entre 1 nm y 1

µm), y en las suspensiones químicas sí son visibles a nivel macroscópico

(mayores de 1 µm). Además, al reposar, las fases de una suspensión química

se separan, mientras que las de un coloide no lo hacen. La suspensión química

es filtrable, mientras que el coloide no es filtrable.

En algunos casos las partículas son moléculas muy grandes, como proteínas.

En la fase acuosa, una molécula se pliega de tal manera que su parte

hidrofílica se encuentra en el exterior, es decir la parte que puede formar

interacciones con moléculas de agua a través de fuerzas ión-dipolo o fuerzas

puente de hidrógeno se mueven a la parte externa de la molécula. Los coloides

pueden tener una determinada viscosidad (la viscosidad es la resistencia

interna que presenta un fluido: líquido o gas, al movimiento relativo de sus

moléculas).

1.3. RESUMEN

Coloide es una sustancia cuyas partículas pueden encontrarse en suspensión

en un líquido, merced al equilibrio coloidal ; dichas partículas no pueden

atravesar la membrana semi-permeable de un osmómetro.

La definición clásica de coloide, también llamada dispersión coloidal, se basa

en el tamaño de las partículas que lo forman, llamadas micelas. Poseen un

tamaño bastante tamaño bastante pequeño, tanto que no pueden verse con los

mejores microscopios ópticos, aunque son mayores que las moléculas

ordinarias. Las partículas que forman los sistemas coloidales tienen un tamaño

comprendido entre 50 y 2.000 Å.

En las dispersiones coloidales se distinguen dos partes:

Fase dispersa: las llamadas micelas.

Fase dispersante: en las que están dispersas las partículas coloidales.

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Las partículas coloidales tienen un tamaño diminuto, tanto que no pueden

separarse de una fase dispersante por filtración.

Las disoluciones son transparentes, por ejemplo: azúcar y agua.

Tenemos una dispersión cuando las partículas son del tamaño de 2.000Å, y las

partículas se pueden separar por filtración ordinaria.

1.4. HISTORIA DE COLOIDES

Los sistemas coloidales han sido utilizados por las civilizaciones desde los

albores de la humanidad.

Los pueblos han utilizado geles de productos naturales como alimento,

dispersiones de arcilla para la fabricación de utensilios de cerámica y

dispersiones coloidales de pigmentos para decorar las paredes de las cavernas

con motivos de animales de caza.

Grahan en 1861 introdujo los términos coloide y diálisis en un estudio sobre la

difusión de la materia en los estados gaseoso y líquido.

El término coloide, del griego, significa cola y en la época se refirió a las

soluciones de goma arábiga, substancia sin estructura definida y de naturaleza

viscosa hoy conocida como macromolécula.

La goma arábiga (coloide) difundía más lentamente que las soluciones de sal

(cristaloide). Diálisis es el proceso de separación a través del cual moléculas

menores atraviesan una membrana semipermeable en tanto que las moléculas

mayores o partículas coloidales son retenidas por la misma membrana.

Sistemas coloidales están presentes en el cotidiano desde las primeras horas

del día, en la higiene personal, jabón, shampoo, pasta de dientes y espuma de

afeitar, maquillaje y en los desayunos, leche, café, manteca, cremas vegetales

y jaleas de fruta.

Camino al trabajo podemos enfrentar neblina, polución de aire y aún apreciar el

color azul del cielo parcialmente explicada por el esparcimiento Rayleigh de la

luz el sol al entrar en la atmósfera conteniendo moléculas y partículas de polvo

cósmico atraído por la Tierra.

En el almuerzo, condimentos, cremas y mayonesa para ensaladas.

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Tarde en la noche, al saborear una cerveza, gaseosa o helados, estamos

ingiriendo coloides. Los coloides aún se encuentran presentes en procesos de

producción de bienes de consumo, incluyendo agua potable, los procesos de

separación en las industrias, de biotecnología y de ambiente. Son también muy

importantes los coloides biológicos tales como la sangre, el humor vítreo y el

cristalino.

Muchas personas estudiaron los coloides, el primero fue Selmi (1843), preparó

soluciones coloidales de azufre, azul de Prusia y caseína, realizando

numerosos experimentos; llegó a la conclusión de que estas no eran

soluciones verdaderas, sino suspensiones en agua de pequeñas partículas.

En el año 1861 Thomas Graham, estudiando la difusión de las sustancias

disueltas, distinguió dos clases de solutos a los que denomino cristaloides y

coloides.

En el grupo de cristaloides ubicó a los que se difunden rápidamente en el agua,

dializan fácilmente a través de las membranas permeables y, al ser evaporadas

las soluciones de que forman parte, quedan como residuo cristalino.

1.5. TIPOS DE SISTEMAS COLOIDALES:

En la actualidad se sabe que cualquier sustancia, puede alcanzar el estado

coloidal, ya que la fase dispersante como la fase dispersiva, pueden ser una

gas, un líquido o un sólido, excepto que ambos no pueden estar en estado

gaseoso, son posibles ocho sistemas coloidales:

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Medio de

dispersión

Fase

dispersaNombre Ejemplos

Gas

Líquido

Sólido

Aerosol

líquido

Aerosol

sólido

Niebla, nubes,

polvo, humo.

Líquido

Gas

Líquido

Sólido

Espuma

Emulsión

Sol

Espumas (de jabón , cerveza, etc.),

nata batida.

Leche, mahonesa.

Pinturas, tinta china, goma arábiga,

jaleas

Sólido

Gas

Líquido

Sólido

Espuma

sólida

Emulsión

sólida

Sol sólido

Piedra pómez.

Mantequilla, queso.

Algunas aleaciones, piedras preciosas

coloreadas

1.6. PROPIEDADES DE LOS SISTEMAS COLOIDALES:

El efecto Tyndall es el fenómeno por el que se pone de manifiesto la presencia

de partículas coloidales, al parecer, como puntos luminosos debido a la luz que

dispersan.

Este efecto es utilizado para diferenciar las dispersiones coloidales de las

disoluciones verdaderas.

No pueden verse las micelas, pero si el movimiento que describen, que es

desordenado describiendo complicadas trayectorias en forma de zigzag, y el

movimiento que describen es el movimiento Browniano.

El movimiento Browniano se da debido a los choques de las moléculas de

disolvente con las micelas coloidales, dificultando que estas se depositen en el

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fondo. El estudio detallado de este movimiento permitió a Jean Perrin calcular

uno de los primeros valores del número de Avogadro.

El color tan llamativo de muchos coloides se debe a la dispersión selectiva de

la luz por las micelas coloidales.

Las micelas están cargadas eléctricamente. Esta carga es debida a : La

disociación de macromoléculas.

La adsorción preferente por las micelas de uno de los tipos de iones presentes

en el medio dispersivo.

Es por esto que todas las micelas de una dispersión coloidal, tienen cargas

eléctricas del mismo signo.

Cuando una dispersión coloidal se coloca entre dos electrodos, los cuales

están sometidos a una diferencia de potencial, todas las partículas coloidales,

emigran hacia uno de los electrodos, fenómeno denominado electroforesis.

Si se ponen en contacto las micelas con el electrodo de signo opuesto, pierden

su carga y se aglomeran, entonces precipitan en forma de grandes copos, a

esto se denomina coagulación del coloide.

1.7. PREPARACIÓN DE COLOIDES:

La preparación de un sistema coloidal, se puede realizar mediante:

Métodos de dispersión, esto es por disgregación de grandes partículas en otras

más pequeñas.

Métodos de condensación, es decir, unión de pequeñas partículas, hasta

conseguir partículas de tamaño adecuado.

Los métodos de dispersión de tipo mecánico, para estos se utilizan molinos

coloidales, que son molinos especiales y batidoras.

La disgregación de partículas grandes, en otras más pequeñas, también se

puede obtener mediante reactivos químicos ; por ejemplo, una disolución

acuosa de hidróxido sódico puede disgregar los granos de arcilla hasta producir

una dispersión coloidal.

Este proceso se llama peptización, y el activo químico que la produce, agente

peptizante.

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Los métodos de condensación, están basados normalmente, en reacciones

químicas en las cuales se produce una sustancia insoluble, son las reacciones

de precipitación.

Un método de condensación para preparar coloides de metales es el llamado

Arco de Bredig. Consiste en hacer saltar un arco entre dos varillas del metal,

sumergidas en el medio de dispersión ; por ejemplo agua. Los metales primero

se vaporizan en el arco después, se condensan en el agua fría y forman

partículas de tamaño coloidal. Para que el coloide no precipite, se añade una

sustancia estabilizadora.

1.8. FASES DE UN SISTEMA COLOIDAL:

-Fase dispersa: es la fase que forman las partículas, puede ser líquida, sólida o

gaseosa.

-Fase o Medio dispersante: es el medio en el cual las partículas se hallan

dispersas, este últimotambién puede ser líquido, sólido o gaseoso.

1.9. IMPORTANCIA:

Todos los tejidos vivos son coloidales.

El suelo en parte está constituido de una materia coloidal.

Muchos de los alimentos que ingerimos son coloides: el queso, la mantequilla,

las sopas claras, las jaleas, la mayonesa, la nata batida, la leche.

En la industria, los cauchos, los plásticos, las pinturas, las lacas y los barnices

son coloides. En la fabricación de las cerámicas, los plásticos, los textiles, el

papel, las películas fotográficas, las tintas, los cementos, las gomas, los cueros,

lubricantes, jabones, insecticidas agrícolas, detergentes y en proceso como

blanqueo, purificación y flotación de minerales, dependen de la absorción en la

superficie de materia coloidal.

1.10. PROPIEDADES:

Movimiento browniano: Se observa en un coloide al ultramicroscopio, y se

caracteriza por un movimiento de partículas rápido, caótico y continuo; esto se

debe al choque de las partículas dispersas con las del medio.

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Efecto de Tyndall Es una propiedad óptica de los coloides y consiste en la

difracción de los rayos de luz que pasan a través de un coloide. Esto no ocurre

en otras sustancias.

Adsorción: Los coloides son excelentes adsorbentes debido al tamaño pequeño

de las partículas y a la superficie grande.

Ejemplo: el carbón activado tiene gran adsorción, por tanto, se usa en los

extractores de olores; esta propiedad se usa también en cromatografía.

Carga eléctrica: Las partículas presentan cargas eléctricas positivas o

negativas. Si se trasladan al mismo tiempo hacia el polo positivo se denomina

anaforesis; si ocurre el movimiento hacia el polo negativo, cataforesis.

1.11. TIPOS

a. Coloides Hidrofilicos:

.Las proteínas, como la hemoglobina, portadora del oxígeno, forman soles

hidrofílicos cuando están suspendidas en disoluciones acuosas de los fluidos

biológicos como el plasma sanguíneo. En el organismo humano, las grandes

moléculas que son sustancias tan importantes como las enzimas y los

anticuerpos, se conservan en suspensión por su interacción con las moléculas

de agua que las rodean.

b. Coloides Hidrofobicos:

Los coloides hidrofóbicos no pueden existir sin la presencia de “agentes

emulsionantes” o “sustancias emulsivas” que recubran las partículas de la fase

dispersa e impidan la coagulación en una fase separada. La leche y la

mayonesa son ejemplos de una fase hidrofóbica que permanece suspendida

con ayuda de un agente emulsionante (la grasa de la leche en el primer caso y

el aceite vegetal en el segundo).

c. Coloides Organicos:

Son coloides moleculares producidos naturalmente en reacciones bioquímicas,

menos sencillas, que en su mayoría son liofobicos, debido a que las sustancias

son insolubles en agua. Algunas de estas sustancias se disuelven en ácidos

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pero en tales soluciones cambian químicamente por completo dando lugar a la

formación de soluciones verdaderas en lugar de soluciones coloidales y estas

ultimas pueden ser obtenidas por métodos de condensación o dispersión.

d. Coloides Esfericos Y Laminares:

Los colides esféricos tienen partículas globulares más o menos compacta,

mientras que los colides lineales poseen unidades largas y fibrosas.

La forma de las partículas coloidales influyen su comportamiento aunque solo

pueden determinarse de manera aproximada, en la mayoría de los casos

puede ser muy compleja. Como primera aproximación se puede reducir a

formas relativamente sencillas como la esfera que además representa muchos

casos reales. Es la forma que adquieren las partículas esencialmente fluidas,

como las gotitas de un líquido dispersas en otro para formar una emulsión.

e. Coloides Moleculares y Miselares:

Las partículas de los coloides moleculares son macromoléculas sencillas y su

estructura es esencialmente la misma que la de estructuras de pequeñas

moléculas, los átomos serán unidos por ligaduras químicas verdaderas, a estos

coloides moleculares se los llama verdaderos. A este grupo de coloides

moleculares pertenece la mayoría de los coloides orgánicos de nitrocelulosa,

almidón, cloruro de polivinilo, caucho. Los esferocoloides también pueden se

moleculares.

La estructura de los coloides micelares es distinta, las partículas de estos no

son moléculas, sino conglomerados de muchas moléculas pequeñas o grupos

de átomos que son mantenidos juntos por valencias secundarias o por fuerzas

de cohesión o de Van der. Walls. Muchos coloides inorgánicos, emulsiones,

jabones y detergentes, forman coloides micelares.

f. Coloides Intrinsecos:

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Son sustancias sólidas que formas dispersiones coloidales al ser puestas en

contacto, o calentadas en un medio de dispersión adecuado, y son compuestos

de macromoléculas, este tipo de coloides por lo general tiene un carácter liofilo.

g. Coloides Extrinsecos:

Se le llama a las dispersiones de pequeñas partículas de materiales insolubles

de bajo peso molecular. Este tipo de dispersiones son casi invariablemente

soles liofobos y deben ser reparados mediante métodos especiales que

produzcan partículas de tamaño adecuado.

1.12. CARACTERÍSTICAS:

a. Coloides Hidrófobos:

-Si en ellos se separa el disolvente por evaporación o enfriamiento no pueden

volver a convertirse en coloides. Son irreversibles.

-Las partículas se mueven erráticamente, debido a la colisión entre las mismas.

Movimiento Browniano.

-Presentan efecto Tyndall.

-Alta sensibilidad a los electrolitos que influyen sobre la carga eléctrica que

rodea a la partícula

-Presentan una gran área superficial al medio de dispersión, lo que determina

una conducta especial de estos sistemas.

b. Coloides Hidrofilicos:

-Normalmente se trata de dispersiones de macromoléculas fuertemente

hidrofílicas debido a la presencia de grupos polares.

-Por perdida de agua pueden formar geles o sólidos que se redispersan al

poner de nuevo en contacto con el disolvente. Son reversibles.

-La viscosidad del coloide es muy superior a la del medio dispersante

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-Efecto Tyndall poco notable.

-Poca sensibilidad a los electrolitos.

-Más estables con el tiempo.

-Normalmente estos sistemas adquieren consistencia espesa cuando la

concentración supera un cierto valor.

-También se les denomina Mucílagos.

1.13. COMPORTAMIENTO ELÉCTRICO

a. Electroforesis:

Las micelas están cargadas de electricidad, lo que se puede demostrar

introduciendo dos electrodos conectados a una fuente de corriente continua en

una dispersión coloidal, en cuyo caso las partículas se mueven según el signo

de su carga, sea hacia el ánodo (anaforesis) o hacia el cátodo (cataforesis),

originando un fenómeno conocido con el nombre de electroforesis. La

velocidad de desplazamiento de las micelas, por unidad de intensidad del

campo, es variable y depende de su carga y de la resistencia que le opone el

disolvente.

1.14. IMPORTANCIA INDUSTRIAL DE LOS SISTEMAS COLOIDALES

a. Áreas Industriales en las que se encuentran sustancias en estado

coloidal:

Productos Químicos: Pinturas, pigmentos, adhesivos, agentes espesantes,

lubricantes, catalizadores, adsorbentes, emulsiones fotográficas, papel, tintas

de impresión, etc.

Industria Farmacéutica: Emulsiones, microemulsiones, cremas, ungüentos,

materiales adsorbentes, etc.

Suelos: Estabilización de suelos, permeabilidad, adsorción, procesos de

intercambio iónico, etc.

Medio Ambiente: Contaminación atmosférica, aerosoles, espumas, purificación

de agua, lodos, pesticidas, etc.

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Productos de consumo doméstico y alimentación: Leche, mantequilla,

productos lácteos, bebidas, cosméticos, agentes de limpieza, aditivos

alimentarios, etc.

b. Usos Industriales de los Sistemas Coloidales de Importancia

Práctica:

Sílica Gel: Se usa como agente espesante en pinturas, productos

farmacéuticos, y en otros tipos de dispersiones, tanto acuosas como no

acuosas.

Óxidos e Hidróxidos: De titanio, como pigmento, de Aluminio como abrasivo,

pasta dentífrica, papel, com relleno en materiales plásticos y en pinturas, de

Hiero en las cintas magnéticas y en la fabricación de ferritas.

Sulfuros: Vulcanización y como fungicida en la viticultura y fruticultura.

Arcillas: Industria Cerámica.

Coloides Hidrófilos: Agentes espesantes o como emulgentes en productos

farmacéuticos, cosméticos y alimentos (ejemplos son gelatina, pecticas,

alginatos, proteínas, etc).

1.15. BASE MOLECULAR DE LA FORMACIÓN DE COLOIDES:

-La agregación de moléculas para formar partículas de tamaño.

-coloidal obedece a las fuerzas intermoleculares.

-Atracciones electrostáticas (Coulomb).

-Puentes de hidrógeno.

-Atracciones de dipolos permanentes (van der Waals).

-Atracciones de dipolos inducidos (London).

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1.16. APLICACION DE LOS COLOIDES

a. En la Medicina:

La plata coloidal es un coloide de las partículas de plata en agua. Tiene

algunas características antimicrobianas, y es demandada por alguno ser un

suplemento alimenticio beneficioso. La ingestión de la plata coloidal en

cantidades o excedente grandes al período del tiempo largo puede causar el

argyria de la condición que se descolora, en el cual la piel da vuelta azul-gris.

b. En la Industria Alimentaria:

Las soluciones coloidales se clasifican de acuerdo con el estado de agregación

en que se presentan el soluto y el solvente y, corno los estados de la materia

son tres, de sus posibles combinaciones se podrían obtener 9 tipos de

soluciones coloidales. Si no fuera porque la novena posibilidad (de gas en gas)

es imposible de realizar por cuanto los gases no pueden existir uno junto a otro

sin mezclarse. Por ello los tipos de dispersiones coloidales son ocho y se

resumen en el cuadro.

1.17. TIPOS DE COLOIDES:

a. Emulsiones:

Se llama emulsión a una dispersión coloidal de un líquido en otro inmiscible con

él, y puede prepararse agitando una mezcla de los dos líquidos ó,

preferentemente, pasando la muestra por un molino coloidal llamado

homogeneizador. Tales emulsiones no suelen ser estables y tienen a asentarse

en reposo, para impedirlo, durante su preparación se añaden pequeñas

cantidades de sustancias llamadas agentes emulsificantesó emulsionantes,

que sirven para estabilizarlo. Estas son generalmente jabones de varias clases,

sulfatos y ácidos sulfúricos de cadena larga o coloides liófilos.

b. Soles:

Las soluciones coloidales con un medio de dispersión líquido se dividen en dos

clases: soles liófobos (que repelen los líquidos), y soles liófilos (que atraen a

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los líquidos). Si el agua es el medio, se emplean los términos hidrófobo ó

hidrófilo. Los soles liófobos son relativamente inestables (o metaestables); a

menudo basta una pequeña cantidad de electrólito ó una elevación de la

temperatura para producir la coagulación y la precipitación de las partículas

dispersadas. Los liófilos tienen una estabilidad considerable. Al evaporar un

sistema liófobo, se obtiene un sólido que no puede convertirse de nuevo en sol

por adición del disolvente; pero los soles liófilos siguen siendo en esencia

sistemas moleculares dispersados, son reversibles en este respecto. Son

ejemplos típicos de soles liófobos los de metales, azufre, sulfuros metálicos y

otras sales. Los soles de gomas, almidones, proteínas y muchos polímeros

sintéticos elevados son de índice liófila.

No es posible trazar una línea de separación entre los soles liófilos y liófobos,

así por ejemplo, las soluciones coloidales de varios hidróxidos metálicos y sílice

hidratada (sólidos de ácido sílico) poseen propiedades intermedias. En esos

casos, la fase dispersa tiene probablemente una estructura molecular análoga

a la de un polímero elevado.

De algunos soles liófilos o liófobos puede obtenerse un gel, sistema que tiene

ciertas propiedades elásticas o incluso rígidos.

c. Aerosoles:

Los aerosoles fueron definidos antes como sistemas coloidales que consistían

en las partículas líquidas o sólidas muy finalmente subdivididas dispersadas en

un gas. Hoy el aerosol del término, en uso general, ha llegado a ser sinónimo

con un paquete presurizado.

Los aerosoles de Superficie capa producen un aerosol grueso o mojado y se

utilizan cubrir superficies con una película residual. Los propulsores usados en

aerosoles están de dos tipos principales: gases licuados y gases comprimidos.

Lo anterior consisten en fácilmente los gases licuados tales como

hidrocarburos halogenos. Cuando éstos se sellan en el envase, el sistema se

separa en un líquido y una fase del vapor y pronto alcanza un equilibrio. La

presión del vapor empuja la fase líquida encima de la columna de alimentación

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y contra la válvula. Cuando la válvula es abierta apretando, la fase líquida se

expele en el aire en la presión atmosférica y se vaporiza inmediatamente. La

presión dentro del envase se mantiene en un valor constante mientras que más

líquido cambia en el vapor. Los aerosoles farmacéuticos incluyen soluciones,

suspensiones, emulsiones, polvos, y preparaciones semisolidas.

d. Geles:

Formación de los geles (gelación):

Cuando se enfrían algunos soles liófilos por ejemplo, gelatinas, pectinas, o una

solución medianamente concentrada de jabón o cuando se agregan

electrólitos, en condiciones adecuadas, a ciertos soles liófobos, por ejemplo:

óxido férrico hidratado, óxido alumínico hidratado ó sílice, todo el sistema se

cuaja formando una jalea aparentemente homogénea que recibe el nombre de

gel. Se forman geles cuando se intentan preparar soluciones relativamente

concentradas de grandes polímeros lineales. La formación de los geles se

llama gelación . En general, la transición de sol a gel es un proceso gradual.

Por supuesto, la gelación va acompañada por un aumento de viscosidad , que

no es repentino sino gradual.

Tipos de Geles.

Hay geles de muchos tipos y no es posible una clasificación sencilla. En

general, se dividen en: elásticos o no elásticos ó rígidos. En realidad, todos los

geles poseen elasticidad apreciable, y la división citada se refiere más

particularmente a la propiedad del producto obtenido cuando se seca el gel. La

deshidratación parcial de un gel elástico, como un gel de gelatina, conduce a la

formación de un sólido elástico, por medio del cual puede regenerarse el sol

original añadiéndole el disolvente éstos sólidos secos o semisecos se llaman

xerogeles. .

Los precipitados gelatinosos de los óxidos metálicos hidratados no tienen en

realidad una estructura diferente de la de los geles no elásticos

correspondientes. La diferencia esencial es en que éstos tienen todo el liquido

de dispersión incluido en la estructura semisólida, lo cual no ocurre en el

precipitado gelatinoso. Si las condiciones son tales que las partículas coloidales

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se juntan lentamente, es posible que se forme un gel, pero la coagulación

rápida irá acompañada por la formación de un precipitado.

Se ha propuesto otra clasificación de los geles basados en el efecto del calor.

Si el cambio producido calentando es invertido por enfriamiento se dice que el

gel es térmicamente reversible; en el caso contrario, el gel es térmicamente

irreversible. Pertenecen al primer grupo la nitrocelulosa en diversos líquidos

orgánicos y la gelatina en agua; en el segundo están los sistemas albúmina de

huevo y sílice hidratada en agua. La diferencia entre los dos tipos se debe

indudablemente a cambios químicos, como la formación del enlace de

hidrogeno que se produce cuando se calientan geles térmicamente

irreversibles.

1.18. SOLUCIONES COLOIDALES:

Las soluciones coloidales contienen partículas en suspensión de alto peso

molecular que no atraviesan las membranas capilares, de forma que son

capaces de aumentar la presión osmótica plasmática y retener agua en el

espacio intravascular. Así pues, las soluciones coloidales incrementan la

presión oncótica y la efectividad del movimiento de fluídos desde el

compartimento intersticial al compartimento plasmático deficiente. Es lo que se

conoce como agente expansor plasmático. Producen efectos hemodinámicos

más rápidos y sostenidos que las soluciones cristaloides, precisándose menos

volumen que las soluciones cristaloides, aunque su coste es mayor.

1.19. CARACTERÍSTICAS:

1. Tener la capacidad de mantener la presión osmótica coloidal durante

algunas horas.

2.-Ausencia de otras acciones farmacológicas.

3. Ausencia de efectos antigénicos, alergénicos o pirogénicos.

4. Ausencia de interferencias con la tipificación o compatibilización de la

sangre.

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5. Estabilidad durante períodos prolongados de almacenamiento y bajo amplias

variaciones de temperatura ambiente.

6. Facilidad de esterilizacion.

7. Viscosidad adecuada para la infusión.

1.20. CLASIFICACIÓN DE SOLUCIONES COLOIDALES:

1) Soluciones coloidales naturales

2) Soluciones coloidales artificiales

Hay cuatro tipos de coloides disponibles para uso clínico, y han sido

desarrollados y utilizados con mas entendimiento desde la década de los

setenta como expansores del espacio intravascular, basado en la compresión

de la Ley de Starling.

a. Soluciones Coloidales Naturales

1. Albúmina

Es la proteína predominante del plasma y aporta cerca del 75 al 80% de la

presión coloido-osmótica. Su uso como el primer coloide natural data de antes

de la primera guerra mundial y se mantiene como el agente coloide estándar

para comparación. La albúmina es una solución monodispersa, con un peso

molecular promedio de 69.000 Daltons y pH fisiológico.

La función de la albúmina en la sangre consiste en mantener la presión

oncótica normal, transportar distintas sustancias, inactivar pequeños grupos de

compuestos (disulfirán, lípidos, eicosanoides, etc.), actuar como tampón

plasmático, mantener la integridad microvascular y poseer acción antioxidante

puesto que inhiben la formación de radicales libres de oxigeno de los

polimorfonucleares.

Es la sustancia coloidal o expansora del plasma que se usa como estándar de

comparación. Puede ser isooncótica (5%) o hiperoncótica (25%). La solución al

5% proporciona un aumento del volumen intravascular similar al volumen

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infundido. Es sorprendente que el volumen intersticial aumente de forma

sustancial después de la administración de albúmina, y su magnitud sea

proporcionalmente equivalente al incremento del volumen plasmático. Algunos

autores piensan que la albúmina provoca una translocación de líquido desde el

espacio intracelular al intersticial en los pacientes sépticos.

La concentración de electrolitos que posee esta en rango fisiológico,

asemejándose en este sentido a las soluciones salinas isotónicas. Además, la

albúmina al 5% produce una presión oncótica próxima a la del plasma. Su

permanencia en el espacio vascular es de 24 horas. Aproximadamente 10% de

la albúmina es destruida en el organismo diariamente, aunque se desconoce el

lugar de este metabolismo se piensa que puede ser el sistema

reticuloendotelia.

La solución al 5% tiene una presión osmótica de 19 mmHg y suministra un

aumento del volumen intravascular igual al volumen infundido. La solución al

25% tiene una presión oncótica de 100 mmHg y produce un aumento de 300 a

500 cc por cada 100 cc de solución infundida. El efecto puede ser variable y se

ve afectado por el déficit de volumen, presión oncótica inicial y la permeabilidad

vascular. La expansión del volumen plasmático depende de la cantidad de

albúmina suministrada y no de la concentración de la solución. Un gramo de

albúmina atrae alrededor de 18 cc de agua.

Por décadas se ha utilizado de forma segura por que posee muy bajo riesgo de

transmisión de enfermedades, sin embargo es controvertido debido al riesgo

teórico de transmitir nuevas variantes de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob.

Al ser un derivado sanguíneo, puede causar reacciones anafilactoides en un

0.012%. Puede provocar reacciones similares a las de la transfusión

sanguínea, escalofríos, fiebre, urticaria y vasodilatación. Otra complicación

importante es la hipocalcemia debido a la unión con el calcio iónico, que puede

terminar en depresión miocárdica1.

Un estudio en pacientes quemados reanimados con albúmina al 25% encontró

una disminución de la tasa de filtración glomerular a pesar de aumentar en 40%

el volumen plasmático. Estos hallazgos sugieren que no ocurre un aumento del

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gasto urinario asociado con la expansión plasmática por coloides, debido a la

disminución de la tasa de filtración glomerular. Aunque el mecanismo no se

conoce con claridad, podría ser explicado por incremento de la presión oncótica

de los vasos peritubulares causando disminución de la excreción de sodio y

agua.

Las soluciones de albúmina contienen pequeñas cantidades de aluminio que

deben ser tenidas en cuenta cuando se usa en prematuros y en pacientes que

reciben a largo plazo Nutrición Parenteral para evitar el riesgo de toxicidad por

aluminio1.

La albúmina posee propiedades anticoagulantes, inhiben la agregación

plaquetaria y aumentan la inhibición del factor Xa por la antitrombina III. Esta

actividad anticoagulante resulta indeseable en aquellos pacientes en estado

crítico por hipovolemia hemorrágica. Además, la albúmina que fuga a través de

la membrana capilar alterada atrae agua hacia el espacio extravascular

facilitando y potenciando la formación de edemas1.

Las revisiones sistemáticas no solo no han descubierto una menor mortalidad

con el uso de coloides frente a los cristaloides sino que incluso la

administración de albúmina puede aumentar la mortalidad9.

El gran inconveniente del uso de los expansores proteicos es su alto costo

económico, la diferencia de costos entre coloides/cristaloides puede ser de

100:1. Pueden almacenarse a temperatura ambiente, pero no deben excederse

los 30ºC.

2. Fracciones Proteicas de Plasma Humano:

Las fracciones proteicas del plasma, al igual que la albúmina, se obtiene por

fraccionamientos seriados del plasma humano. La fracción proteica debe

contener al menos 83 % de albúmina y no más de un 1 % de g-globulina, el

resto estará formado por a y b-globulinas. Esta solución de fracciones proteicas

está disponible como solución al 5 % en suero fisiológico y estabilizado con

19


caprilato y acetiltrifosfanato sódico. Y al igual que la albúmina, estas soluciones

son pasteurizadas a 60ºC durante 10 horas.

Esta solución de fracciones proteicas tiene propiedades similares a la

albúmina. La principal ventaja de esta solución consiste en su fácil

manufacturación y la gran cantidad de proteínas aportadas. Sin embargo es

más antigénica que la albúmina, ya que algunos preparados comerciales

contienen concentraciones bajas de activadores de la precalicreína (fragmentos

del factor de Hageman), que pueden ejercer una acción hipotensora capaz de

agravar la condición por la cual se administran estas proteínas plasmáticas.

b. Soluciones Coloidales Artificiales:

1. Dextranos

Son polímeros ramificados de distintas longitudes que contienen alrededor de

200.000 unidades de glucosa, producidos del metabolismo bacteriano de la

sacarosa. Es el primer coloide sintetizado artificialmente en 1943, cuya solución

es polidispersa. Las soluciones disponibles comercialmente son Dextrano 40 y

Dextrano 70 y difieren del peso molecular promedio del soluto (40.000 y 70.000

Daltons respectivamente). El Dextrano 40 se presenta como una solución al

10% en salina normal, mientras que el Dextrano 70 esta disponible en una

solución al 6% en salina normal. Puede ser almacenada a temperatura

ambiente entre 15 y 30 grados centígrados.

El efecto coloido-osmótico del dextrano 40 es superior al dextrano 70, debido a

que existen más partículas por unidad de peso. Ambos dextranos inicialmente

producen expansión del volumen intravascular debido a la carga osmótica

aumentada. La dosis recomendada es de 10 a 15 mL/k/24 horas de dextrano

40 y promueve una ganancia de volumen intravascular igual o doble al volumen

de dextrano infundido, sin embargo el 50% es eliminado después de tres horas

y del dextrano 70, el aclaramiento del 35% se produce en 12 horas. Un gramo

de Dextrano retiene 20 a 25 mL de agua comparado con 13 mL por gramo de

proteína1,15. Por este motivo (poder oncótico) el uso de los dextranos se limita

a la expansión del volumen intravascular, para promover una mejoría en la

20


microcirculación cuando las condiciones reológicas de la sangre están

alteradas y finalmente por sus efectos antitrombóticos.

El dextrano 40 ocasiona disminución de la viscosidad debido a su propiedad de

reducir la agregación eritrocitaria, la adhesividad agregación plaquetaria y la

concentración de glóbulos rojos por hemodilución. Sin embargo el dextrano 70

favorece la agregación de los hematíes.

La característica de los dextranos en alterar la viscosidad sanguínea, es

dependiente del peso molecular. Los dextranos con peso molecular alrededor

de los 60.000 Daltons tienden a agregar células rojas in vitro, no obstante, por

debajo de este peso, la tendencia es contraria. La principal ventaja de los

dextranos sobre los otros coloides es su beneficio probado en la prevención de

la trombosis venosa profunda y en la disminución de la viscosidad sanguínea.

Disminuye la adhesividad de los leucocitos circulantes en los tejidos

hipoperfundidos, con lo que mejora el flujo microvascular, de este modo

disminuye la injuria por reperfusión y por radiación. La administración de

dextranosesta asociada con coagulopatíadilucional, reducción del factor VIII

complejo Von Willebrand, además de interferir en la tipificación sanguínea,

especialmente con el dextrano 70. Altera también el sistema fibrinolítico,

acelerando la conversión de fibrinógeno en fibrina así como su degradación por

parte de la plasmina.

Las reacciones alérgicas descritas con ambos dextranos es de 1.1% y son del

tipo anafilactoide con los dextranos de alto peso molecular con ramificaciones

múltiples, y son reacciones alérgicas verdaderas con formación de anticuerpos.

Su excreción renal puede provocar un aumento de la viscosidad urinaria con

potencial desarrollo de nefropatía obstructiva. El riesgo para las reacciones

anafilácticas puede ser disminuido y tratado con dextrano-hapteno

monovalente, el cual se une a los anticuerpos, de esta manera la tasa de

reacciones pasa de 1.1% a 0.1%.

21


2. AlmidonHidroxietilico(AHE):

Su molécula es similar al glucógeno, lo que reduce de forma importante la

posibilidad de liberación de histamina y de reacciones anafilácticas.

Es una solución polidispersa de amilopectinaetoxilada, producida de la

hidrólisis parcial de amilopectina insoluble, seguida de la substitución de grupos

hidroxietilos en las posiciones C2, C3 y C6 de las moléculas de glucosa, a

mayor número de substituciones, mayor solubilidad. La sustitución molar es el

número de sustituciones por molécula de glucosa. Aunque el máximo posible

es 3, la sustitución molar de los almidones hidroxietílicos utilizados en la

práctica varía entre 0.5 y 0.7. El peso molecular promedio es de 450.000

Daltons con un rango entre 1.000 y 3'000.000 lo que hace que su eliminación

sea muy lenta. Pueden ser almacenados a temperatura ambiente hasta 40°C.

La solución al 6% genera una presión osmótica de 28 mmHg, similar a la

albúmina y provoca un incremento de volumen intravascular similar a la

cantidad de volumen administrado. Posee una vida media de 17 días en el

90%, teniendo el 10% restante una vida media de 42 días. La vida media de los

almidones hidroxietílicos en el espacio plasmático es mayor, disminuyendo

después de 24 a 36 horas por excreción renal de las moléculas pequeñas y por

acción de la amilasa. Los grupos de alcohol agregados previenen la

degradación enzimática, por eso los productos varían en su vida media

dependiendo del número de grupos alcohol presentes. Su capacidad de

expansión es similar o mayor que la dextrano 70, con menos afectación de la

coagulación, sin embargo puede dificultar la interpretación del grupo sanguíneo

y de anticuerpos.

La administración de los almidones hidroxietílicos se ha asociado con

reacciones alérgicas (incidencia de 0.085%) y alteraciones de la hemostasia.

Aumento en el Tiempo de Protrombina, Tiempo Parcial de Tromboplastina y

Tiempo de Sangría, además de disminución de niveles de factor VIII. Los

almidones hidroxietílicos alteran inicialmente la coagulación por hemodilución, y

luego acelerando la conversión de fibrina en fibrinógeno causando formación

de trombo menos estable, reduciendo la actividad del factor VIII y alterando la

22


agregación plaquetaria. La dosis máxima diaria recomendada para adultos es

de 1.500 cc y para niños 20 mL/Kg.

3. Pentaalmidón:

El pentaalmidón es un preparado con formulación semejante al hetaalmidón,

pero con un peso molecular de 280.000 daltons y un número molecular medio

de 120.000 daltons, por lo que también puede ser llamado hetaalmidón de bajo

peso molecular. Se comercializa en solución al 10 %. El 90 % del producto es

aclarado en unas 24 horas y prácticamente se hace indetectable a los 3 días.

Su efecto expansor de volumen viene a durar unas 12 horas. Debido a su

elevada presión oncótica, alrededor de 40 mm Hg, produce una de expansión

de volumen superior a la que pudieran producir la albúmina al 5% o el

hetaalmidón al 6%. Provoca un aumento de volumen de hasta 1.5 veces el

volumen infundido.

El pentaalmidón es más rápidamente degradado por la amilasa debido a la

menor cantidad de hidroxietil sustituciones que posee. Las vías de degradación

y metabolización son semejantes a las implicadas en la metabolización del

hetaalmidón.

Este producto actualmente no es aconsejado para utilizarlo como fluído de

resucitación, únicamente es aprovechable en la leucoferesis. Entre sus

posibles efectos adversos, se incluyen defectos de la coagulación secundarios

a la hemodilución similares a los visto con el hetaalmidón, pero generalmente

menos importantes.

4. Gelatinas:

Son derivados de la hidrólisis del colágeno bovino, son isooncóticas y ejercen

un efecto osmótico inicial muy importante, pero rápidamente desaparece de la

circulación por filtración glomerular. Su peso molecular es de 35.000 Daltons, lo

que hace que su vida media intravascular sea de 2 a 4 horas en sujetos

normales, pero en pacientes con sepsis esta acortada; a pesar de ello es

destacable su buena capacidad como expansor. Se eliminan por el riñón sin

causar insuficiencia renal y favorecen la diuresis osmótica. No afectan a la

23


determinación del grupo sanguíneo, la coagulación o la adhesividad

plaquetaria. La gelatina unida a urea tiene mucha mayor concentración de

calcio (6.26 mmol/L) y potasio (5.1 mmol/L) que la gelatina succinato (0.4

mmol/L para ambos electrolitos), esta concentración elevada de calcio puede

llevar a formación de coagulo cuando se administra simultáneamente con

sangre.

La administración simultanea de sangre y gelatina unida a urea puede provocar

la formación de coágulos. Produce reacciones anafilácticas en un 0.15%. Son

los expansores del plasma más económicos.

La hidrólisis del colágeno es la vía común para la producción de los tipos de

gelatina existentes. Las diferencias en el procesamiento de la molécula matriz

resultan en tres diferentes compuestos:

- Poligelina

- Gelatina fluida modificada

- Oxipogelatina

A continuación se hace una descripción sobre las características de cada uno

de los tipos de gelatinas existentes.

Poligelina

Es creada por un proceso de unión de varios polipéptidos derivados de la

gelatina. A la proteína de gelatina se le agrega un álcali fuerte, de tal forma que

se produce degradación a proteínas de peso molecular entre12.000 y 15.000

Daltons, llamadas también Gelatina Altamente Degradada. Estas cadenas

peptídicas no tienen poder osmótico suficiente debido a su peso molecular tan

bajo por lo que surge la necesidad de unirlas. Son procesadas con hexametil

di-isocianato, con lo que se une un grupo carboxilo libre a un grupo amino libre,

resultando en una unión peptídica llamada puente de urea y liberación de agua.

Esta unión confiere un peso promedio de 35.000 Daltons. El tipo de unión se da

24


entre las dos cadenas peptídicas y la distribución de pesos moleculares es

polidispersa (rango de dispersión 5.000 y 50.000 Daltons).

La solución se encuentra disponible al 3,5%, disuelta en agua con iones a una

concentración similar al plasma, ver (Tabla 2). Presenta una osmolaridad de

300 mOsm/L, viscosidad relativa de 1,7 y pH de 7,3 +/- 0,3.

Gelatina fluida modificada

En el proceso de degradación del colágeno, se agrega un álcali no tan fuerte,

produciéndose una división de la molécula en proteínas de peso molecular de

aproximadamente 23.000 Daltons, a las cuales se les denomina Gelatina

Degradada. Esta gelatina es procesada con Ácido Succínico Anhidro, el cual

sin realizar uniones cruzadas, modifica la molécula, reemplazando un grupo

NH2 básic18.- o por un grupo COOH ácido, aumentando la carga negativa. El

incremento en la carga negativa resulta en disminución del enroscamiento y

aumento del tamaño de la molécula.

El peso molecular que se obtiene en este proceso es de alrededor de 30.000

Daltons, con rango de 10.000 a 140.000 Daltons. La solución presenta un

agregado de electrolitos similar al plasma. Tienen una viscosidad relativa de

1.7 y pH de 7,0. Su osmolaridad es de 240 mOsm/L.

Oxipogelatina

Se forma mediante un proceso de despolimerización de la gelatina.

Inicialmente se realiza un proceso de condensación con Glyoxal utilizando

entre 5 y 50 mg por gramo de gelatina, posteriormente se degrada la

condensación por medio de oxidación con peróxido de Hidrógeno. De este

proceso se obtienen proteínas de configuración globular, y peso molecular

promedio de 30.000 Daltons, con rango de 6.200 a 72.000 Daltons.

La solución se halla disponible al 5,5%, con una viscosidad relativa de 2,1, pH

de 7,4 y con agregado de electrolitos.

25


CAPITULO II

EL VIDRIO

2.1. RESUMEN:

El vidrio es un material cerámico que se fabrica a partir de materiales

inorgánicos a elevadas temperaturas, tienen propiedades especiales que no se

encuentran en otros materiales de ingeniería, es usado como una de las más

importantes opciones en el momento de elegir el empaque de unproducto,

desde tiempos antiguos cuando se descubrió la técnica de “soplar y hacer

botellas”, este empaque sigue ocupando un lugar destacado en nuestra vida

diaria.Las características de los envases devidrio, en especial la conservación

de aromas y sabores, así como la posibilidad de ser sometidos a altas

temperaturas para esterilización, han llevado a mantener a este tipo de material

en un primerlugar para los segmentos populares y Premium del mercado de

bebidas, alimentos, conservas así como también en el negocio de perfumería y

farmacéutica.

Una de las ventajas significativas es lareciclabilidad infinita de este material,

haciéndolo amigo de la naturaleza y el medio ambiente, cuando el mundo

entero trabaja cada día más en este sentido.

Se tomaron los aspectos más relevantes acercade este tema y se obtuvo el

trabajo que presentamos.

2.2. INTRODUCCION:

Vidrio sustancia amorfa fabricada sobre todo a partir de sílice (SiO2) fundida a

altas temperaturas con boratos o fosfatos. También se encuentra en la natura-

leza, por ejemplo en la obsidiana, un material volcánico, o en los enigmáticos

objetos conocidos como tectitas. El vidrio es una sustancia amorfa porque no

es ni un sólido ni un líquido, sino que se halla en un estado vítreo en el que las

unidades moleculares, aunque están dispuestas de forma desordenada, tienen

suficiente cohesión para presentar rigidez mecánica. El vidrio se enfría hasta

solidificarse sin que se produzca cristalización; el calentamiento puede devol-

verle su forma líquida. Suele ser transparente, pero también puede ser traslúci-

do u opaco. Su color varía según los ingredientes empleados en su fabricación.

26


El vidrio fundido es maleable y se le puede dar forma mediante diversas técni-

cas. En frío, puede ser tallado. A bajas temperaturas es quebradizo y se rompe

con fractura concoidea (en forma de concha de mar).

Se fabricó por primera vez antes del 2000 a.C., y desde entonces se ha em-

pleado para fabricar recipientes de uso doméstico así como objetos decorativos

y ornamentales, entre ellos joyas. (En este artículo trataremos cualquier vidrio

con características comercialmente útiles en cuanto a trasparencia, índice de

refracción, color.

27


2.3. DEFINICION Y ETIMOLOGIA:

a. ETIMOLOGIA:

De la palabra latina vitrumse han derivado las voces que todas las lenguas

románicas a excepción de la rumana que ha incorporado la raíz eslava

emplean para referirse al vidrio (así, vidreen catalán, vetroen italiano, vidroen

portugués y verreen francés).

En cuanto al origen del término anglosajón glasso sajón Glas existen algunas

discrepancias, pues,si bien algunas opiniones se inclinan a favor de su origen

latino haciéndole derivar de la palabra glacíes(hielo), de la que también

proviene el término francés glace(espejo, vidrio plano pulido), otros derivan su

procedencia de la palabra británica glassumcon que se designaba

antiguamente al ámbar.

Resulta curioso y paradójico que sea también la palabra empleada por los

griegos para designar el hielo la que haya dado origen, a diferencia de la

correspondiente voz latina, a la denominación casi universal de cristal que,

desde el punto de vista estructural, representa un concepto tan opuesto al de

vidrio.

El término griego (vidrio) no ha dado nombre a este material en otros idiomas,

pero ha servido en cambio para prestar su raíz a la voz castellana de hialino

que hace referencia a algunas cualidades del vidrio y muy especialmente a su

transparencia.

28


b. DEFINICION:

De acuerdo a la definición científica, el vidrio es un líquido sobre enfriado, lo

que nos da la razón por la cual tiene sus cualidades especiales como son el

brillo y fragilidad. El principal constituyente del vidrio es la sílice, la cual tiene un

alto punto de fusión cuando se encuentra en estado puro. Por lo tanto para

lograr disminuir el punto de fusión para obtener el vidrio, se deben de agregar

otros compuestos como son: Carbonato de Sodio y Caliza. Es importante

señalar cual es la función de cada uno de estos compuesto dentro de la mezcla

que se obtiene para fundirla posteriormente.

•Sílice (SiO2):

Es uno de los componentes de arena, y una de las formas en las que se tiene

en estado natural es en el cuarzo. Se utilizar para la elaboración de vidrios,

cerámicas y cemento.

•Álcalis (Na2CO3):

Se considera como sal blanca y traslucida, la cual es usada aparte de la

fabricación de vidrio, se utiliza para la elaboración de jabón y tintes. El

carbonato de sodio es conocido comúnmente como sosa, y puede hallarse

naturalmente o también por el proceso ideado por Nicolás Leblanc, el cual se

explicó anteriormente. Su función dentro de la producción del vidrio es

disminuir la temperatura de fusión.

•Cal:

El nombre común es Carbonato de Calcio. Es una roca sedimentaria porosa de

origen químico. Dicha roca posee una gran resistencia al a meteorización

(desintegración y descomposición de una roca). Esta característica, permite

realizar esculturas y los edificios antiguos son claro ejemplo de esta resistencia.

La principal función de la caliza dentro de la fabricación de vidrio es de

estabilizante.

29


Es importante señalar que aparte de estos tres , también se pueden añadir a la

composición del vidrio ciertos oxidos metálicos para obtener ciertas

características físicas. El vidrio puede ser utlizado para diversos fines desde la

elaboración de materiales de laboratorio como hasta cristalería. Por tal motivo

es importante analizar los tipos de vidrios existentes asi como la composición

de cada uno de los mismos.

La definición adoptada por la A.S.T.M. considera que un vidrio es un producto

inorgánico fundido que se ha enfriado hasta un estado rígido sin experimentar

cristalización.

Si únicamente se consideran sus principales propiedades técnicas, el vidrio

común puede definirse como un producto inorgánico amorfo, constituido

predominantemente por sílice (Un vidrio típico de cal y sosa estaformado por

aproximadamente 70% en peso de SiO2, el resto es principalmente NaO y

CaO ) , duro, frágil ytransparente, de elevada resistencia química y deformable

a alta temperatura.

Morey propone la siguiente definición: un vidrio es una sustancia inorgánica en

una condición análoga a la de su estado líquido y continua con éste, que,

como consecuencia de un cambio reversible en su viscosidad durante el

enfriamiento, ha alcanzado un grado de viscosidad tan elevado como para

poder considerarse

rígida a efectos prácticos.

Los materiales en el estado sólido se clasifican en cristalinos, no cristalinos o

amorfos y semicristalinos. En los cristalinos, los átomos adoptan disposiciones

ordenadas y repetitivas formando estructuras tridimensionales periódicas, un

ejemplo clásico son los metales y sus aleaciones. En los amorfos no existe

ordenamiento periódico. El vidrio y algunos materiales plásticos como el

poliestireno son ejemplos comunes. La figura 2.1(a) es una representación

bidimensional de un sólido cristalino. La figura 2.1(b) representa el mismo

sólido pero con estructura amorfa. Las moléculas de un vidrio no están

colocadas en un orden repetitivo de largo alcance como ocurre en un sólido

cristalino, sino que cambian su orientación de una manera aleatoria en todo el

30


sólido El dióxido de silicio (Si02), presenta esta propiedad según como sea

enfriado, cuando es cristalino forma el cuarzo y cuando es amorfo forma el

vidrio. Los semicristalinos presentan una parte amorfa y otra cristalina,

materiales plásticos como el polietileno y el polipropileno son ejemplos típicos.

Desde un punto de vista estructural, los sólidos amorfos se clasifican según si

están compuestos por redes tridimensionales no periódicas (vidrio), moléculas

individuales de cadena larga (polimeros naturales y plásticos) a ordenaciones

intermedias entre estos dos casos limite (cristales líquidos).

Una particularidad de los vidrios es su comportamiento frente a la

solidificación , la cual es diferente a la de un material cristalino, como puede

verse en la figura 2.2, en la que se representa el volumen especifico(inverso de

la densidad) frente a la temperatura para ambos tipos de materiales. Así, los

vidrios carecen de un verdadero punto de fusión o temperatura de liquidus,

que sólo presentan los sólidos cristalinos y que es la temperatura a la cual la

fase cristalina coexiste en equilibrio con la fase fundida.

Los cuerpos vítreos pasan de un modo reversible de su forma fundida en

estado líquido al estado rígido o congelado sin la aparición de ninguna nueva

fase en el sistema. El paso de una forma a otra transcurre, por lo tanto, sin

variar el número de grados de libertad del sistema, a diferencia de la transición

líquido-sólido caracterizada por la aparición de una nueva fase y la disminución

consiguiente en uno de sus grados de libertad. Durante el enfriamiento de un

liquido que forma un sólido cristalino bajo solidificación (p. ejemplo: un metal

puro) tiene lugar una disminución continua de volumen A - B. Cuando se

alcanza la temperatura de fusión T, sobreviene su cristalización, que se acusa

por una marcada discontinuidad caracterizada por una brusca contracción B -

C. A partir de ese momento la fase cristalina se halla en equilibrio estable y, al

proseguir su enfriamiento (C – D ), continúa contrayendo, aunque en menor

proporción que el fundido, debido a que su

coeficiente de dilatación es más pequeño ( Figura 2.2 ) . Por el contrario, un

líquido que forma un vidrio bajo enfriamiento, no cristaliza, sino que sigue un

31


camino como el A - - D. No existe un punto de solidificación o fusión definido.

El liquido de este tipo se vuelve

más viscoso a medida que su temperatura va disminuyendo y se transforma

desde un estado plástico, blando y elástico a un estado vidrioso, quebradizo y

rígido en un margen reducido de temperaturas, donde la pendiente de la curva

del volumen especifico frente a la temperatura es marcadamente decreciente.

Representación gráfica de las diferencias estructurales entre un cristal (a)

y un vidrio (b).

El punto de intersección de las dos pendientes de esta curva define un punto

de transformación, en el cual el material se vuelve más sólido que liquido,

Ilamado temperatura de transición vítrea, T Con mayores velocidades de

enfriamiento se originan valores más elevados de T . Por debajo de esta

temperatura, se considera que el material es un vidrio, por encima, primero es

un líquido subenfriado, y, finalmente, un líquido.

Un vidrio se comporta, por encima de su temperatura de transición vítrea, como

un líquido viscoso (subenfriado). Bajo esfuerzo, grupos de átomos de silicato

pueden deslizarse unos sobre otros, permitiendo la deformación permanente

32


del vidrio. Las fuerzas interatómicas resisten la deformación, pero, si la tensión

aplicada es suficientemente alta, son incapaces de prevenir el flujo viscoso. el

flujo viscoso.

Comparacion del comportamiento del volumen especifico con la

temperatura de materiales cristalinos y no cristalinos. Los materiales

cristalinos solidifican a la temperatura de fusionT.La temperatura de

transitionvitrea,T, es una caracterfstica del estado no cristalino.

2.4. ESTRUCTURA QUÍMICA DEL VIDRIO.

Es importante conocer la estructura química del vidrio para poder entender

como es que los metales pesados quedan atrapados dentro de la misma. Por

tal motivo es importante analizar algunas de las reacciones que se llevan al

momento defundir la sílice, cal, y carbonato de sodio A continuación se

presentan lasreacciones que ocurren al momento de fundir la mezcla que debe

ser finamente molida:

Na2CO3----Calor-------- Na2O + CO2 (g

Ca(OH)2---Calor--------- CaO + H2O(g)

Los oxidos obtenidos reaccionan posteriormente con dióxido de Silicio (SiO2 )

teniendo la siguiente reacción :

Na2O+CaO+ 6SiO2-----------calor----------CaO o Na2O o 6SiO2

33


Los óxidos anteriores quedan disueltos unos en otros, y por lo tanta al enfriarse

se forma una masa homogénea, amorfa y transparente, a lo que se le

denomina vidrio. Es importante analizar la estructura química del dióxido de

silicio, ya que al entender la misma, posteriormente será más sencillo entender

el proceso de vitrificación:

Se puede apreciar que la estructura química para este compuesto es muy

abierta y por tal motivo va a permitir que en el proceso de formación de vidrio,

se puedan incorporar a la misma grandes cantidades de impurezas a la red.

Pero algo importante a mencionar es que para que esto ocurra se debe de

romper la red que ya se tiene formada por tal motivo es importante agregar a la

mezcla óxidos como son: oxido de sodio y oxido de calcio, ya que estos son

capaces de romper la red del vidrio, ocasionando que existan un gran volumen

abierto de la estructura, lo cual permite que los iones metálicos se acomoden

sin tener que formar parte de la red cristalina. A continuación se muestra una

figura en donde se puede apreciar lo antes mencionado:

34


.

2.5. HISTORIA:

a. El vidrio en la antigüedad

Los primeros objetos de vidrio que se fabricaron fueron cuentas de collar o

abalorios, pero las vasijas huecas no aparecieron hasta el 1500 a.C. Es

probable que fueran artesanos asiáticos los que establecieron la manufactura

del vidrio en Egipto, de donde proceden las primeras vasijas producidas

durante el reinado de Tutmosis III (1504-1450 a.C.). La fabricación del vidrio

floreció en Egipto y Mesopotamia hasta el 1200 a.C. y posteriormente cesó casi

por completo durante varios siglos. Egipto produjo un vidrio claro, que contenía

sílice pura; lo coloreaban de azul y verde. Además de vasos hacían figurillas,

amuletos y cuentas, así como piezas vítreas para incrustaciones en muebles.

En el siglo IX a.C. Siria y Mesopotamia fueron centros productores de vidrio, y

la industria se difundió por toda la región del Mediterráneo. Durante la época

helenística Egipto se convirtió, gracias al vidrio manufacturado en Alejandría,

en el principal proveedor de objetos de vidrio de las cortes reales. Sin embargo,

fue en las costas fenicias donde se desarrolló el importante descubrimiento del

vidrio soplado en el siglo I a.C. Durante la época romana la manufactura del

vidrio se extendió por el Imperio, desde Roma hasta Alemania.

35


b. Técnicas en la antigüedad

Antes del descubrimiento del vidrio soplado se utilizaban diferentes métodos

para moldear y ornamentar los objetos de vidrio coloreado, tanto translúcidos

como opacos. Algunos recipientes eran tallados en bloques macizos de cristal.

Otros se realizaban fundiendo el vidrio con métodos parecidos a los de la

cerámica y la metalurgia, y utilizando moldes para hacer incrustaciones,

estatuillas y vasijas tales como jarras y cuencos. Se elaboraban tiras de vidrio

que luego se fundían juntas en un molde y producían vidrio en listones. Se

realizaban diseños de gran complejidad mediante la técnica del mosaico, en la

que se fundían los elementos en secciones transversales que, una vez

fundidos, podían cortarse en láminas. Las superficies resultantes de esos

cortes se fundían juntas en un molde para producir vasijas o placas. Se hacían

vasos con bandas de oro que presentaban franjas irregulares de vidrios

multicolores y con pan de oro incrustado en una franja translúcida.

La mayor parte de las piezas anteriores a los romanos se realizaban con la

técnica de moldeado sobre un núcleo, que consistía en fijar a una varilla de

metal una mezcla de arcilla y estiércol con la forma que deseaba darse al

interior de la vasija. Ese núcleo se sumergía en pasta vítrea o se envolvía con

hilos de esa misma pasta, que se recalentaba y pulía sobre una piedra plana

para darle forma. La posibilidad de dirigir el hilo de pasta vítrea en varias

direcciones sobre el núcleo permitía realizar filigranas decorativas con hilos de

uno o varios colores. A continuación se añadían las asas, la base y el cuello, y

se enfriaba la pieza. Por último se retiraba la varilla de metal y se extraía el

material que conformaba el núcleo. Esta técnica se usaba sólo para hacer

vasijas pequeñas, tales como tarros para cosméticos o frascos, como puede

apreciarse en los objetos egipcios típicos de las XVIII y XIX dinastías. Los

objetos realizados a partir del siglo VI a.C. con este método de envolver un

núcleo, tenían formas que se inspiraban en la cerámica griega.

36


c. Vidrio romano

El método del soplado de vidrio, más rápido y más barato, se extendió desde

Siria a Italia y a otras zonas del Imperio romano, reemplazó poco a poco a las

antiguas técnicas y trajo consigo nuevos estilos. Mientras los primeros

procesos de manufactura habían hecho hincapié en el color y el diseño, con la

introducción del soplado fue la fragilidad y transparencia del material lo que

adquirió importancia, y hacia finales del siglo I d.C. el vidrio incoloro suplantó al

vidrio coloreado en la elaboración de los objetos más preciados. La técnica del

soplado hizo posible la producción a gran escala y cambió la categoría del

vidrio convirtiéndolo en un material de uso frecuente, tanto para cristaleras

como para vasos, copas y todo tipo de recipientes.

Es evidente que la estructura del Imperio fomentó el extraordinario desarrollo

de la industria del vidrio durante este periodo. La mayor parte de las técnicas

decorativas conocidas fueron inventadas por los artesanos romanos. Los

objetos de vidrio soplado se realizaban mediante moldes parciales o totales,

que permitían formas tan novedosas como los frascos con forma de cabezas,

que se producían en grandes cantidades. Una jarra de delicado diseño (siglo I

d.C.) que se encuentra en el Museo del Vidrio de Corning (Nueva York) es un

ejemplo perteneciente a un extraordinario grupo de objetos de vidrio soplado

realizados con molde que llevan el nombre de sus fabricantes. Hay ejemplos de

cristal romano con una elaborada decoración de hilos de vidrio y tallado. Los

temas decorativos, pintados o sobreimpresos con pan de oro entre dos láminas

de cristal blanco, recreaban escenas religiosas o históricas. Los antiguos

artesanos vidrieros adaptaron las técnicas de corte, tallado o grabado en piedra

al vidrio logrando piezas de considerable belleza. La técnica del cristal de

camafeo consiste en unir dos estratos de vidrio de diferente color, tallando

después la capa externa para que queden al descubierto partes de la capa

interior y establecer una decoración en relieve que resalta por el contraste

cromático. El vaso de cristal de camafeo más famoso es el jarrón Portland

(siglo I d.C., Museo Británico, Londres), decorado con las figuras mitológicas de

Peleo y Tetis. Delicados efectos se lograron en los diatreta, copas en las que

37


se han extraído grandes porciones de la capa externa dejando un entramado

decorativo que parece estar apenas sujeto a la capa interior que conforma el

recipiente. La famosa copa de Licurgo (siglo IV d.C., Museo Británico)

constituye uno de los máximos exponentes de esta técnica.

El vidrio en Occidente

En Occidente la fabricación de vidrio para uso doméstico se redujo mucho

después de la caída del Imperio romano.

d. El vidrio en la edad media

Bajo la influencia de los francos, los vidrieros del norte de Europa y Gran

Bretaña continuaron produciendo objetos utilitarios, algunos con formas nuevas

y contundentes. La decoración se limitaba a los diseños simples mediante

moldes, filigranas y adornos de gotas de vidrio aplicados a la superficie.

Presentaban en general una coloración verdosa, resultado de la composición

del vidrio hecho con carbonato sódico de plantas marinas traídas del

Mediterráneo, como era costumbre desde la época de los romanos. Sin

embargo, a finales de la edad media ya no se conseguía carbonato sódico, y

los vidrieros del norte recurrieron a la ceniza de la madera de sus propios

hornos, que utilizaron como fundente para obtener un vidrio de contenido

potásico-cálcico. Dado que las industrias del vidrio estaban situadas en zonas

de bosque, de donde obtenían el combustible y la ceniza, a este nuevo tipo de

vidrio se le llamó Waldglas (del alemán, ‘vidrio de bosque’). El vidrio común del

tipo Waldglas continuó fabricándose en Europa hasta la era moderna.

Sin embargo, el mecenazgo de la Iglesia habría de impulsar la producción más

importante en este material durante la edad media: los mosaicos de vidrio en la

Europa mediterránea y las vidrieras en la zona del norte (véase Mosaico;

Vidriera). Los mosaicos se hacían con cubitos de vidrio, o teselas, incrustados

en cemento. Las teselas, que se cortaban de bloques sólidos de vidrio, podían

ser muy elaboradas y presentar incrustaciones en plomo dorado y plateado.

38


Sobre la producción de mosaicos de vidrio anterior al siglo XIV apenas existen

datos.

Ya en documentos del siglo VI se hace referencia a la existencia de vidrieras

en las iglesias, aunque los primeros ejemplos conservados datan del siglo XI.

Las más apreciadas son las que se realizaron durante los siglos XIII y XIV,

principalmente en Francia e Inglaterra. Se cree que las industrias del vidrio de

Lorena y Normandía fueron las que produjeron la mayor parte de las vidrieras

de las catedrales medievales. El vidrio se coloreaba o se laminaba con color y

después se cortaba según las formas que requiriera el diseño. Los detalles se

pintaban sobre el cristal con un esmalte pardusco. Las piezas se encajaban en

varillas de plomo y se colocaban en una estructura de hierro. El arte de la

fabricación de vidrieras decayó a finales del renacimiento pero volvió a

recuperarse en el siglo XIX.

e. Del renacimiento al siglo XVIII

Aunque el vidrio ya se fabricaba en Venecia desde el siglo X, el cristal

veneciano más antiguo que conocemos data del siglo XV. Concentrada en la

isla de Murano, la industria veneciana dominó el mercado europeo hasta el año

1700. La contribución más importante de los venecianos fue el desarrollo de un

vidrio sódico duro y refinado de gran ductilidad. Incoloro y de gran

transparencia, el vidrio veneciano era semejante al cristal de roca y era

conocido como cristallo.

Las primeras piezas de cristallo tenían formas sencillas y estaban decoradas

con diseños esmaltados semejantes a joyas. También se hacían en cristal

coloreado y opaco. Hacia finales del siglo XVI las formas se hicieron más

ligeras y delicadas. Los sopladores de vidrio explotaron la ductilidad del

material para producir auténticas maravillas. Desarrollaron un tipo de filigrana

de vidrio que sería muy imitada y que consistía en incorporar hebras de vidrio

blanco opaco dentro de un cristal transparente, trabajándolas con un

complicado diseño que producía el efecto de un encaje. Algunas vasijas

39


estaban realizadas por completo en vidrio blanco opaco soplado que más tarde

se pintaba con esmalte a la manera de la porcelana china. También en Murano

fue donde surgieron muchos estilos diferentes para lámparas de cristal, aunque

fue la factoría de Nevers, en Francia, la que adquirió mayor fama en la

fabricación de estas piezas durante el siglo XVII. Particularmente adecuada

para el vidrio sódico fue la práctica del grabado al diamante, técnica predilecta

de los artesanos holandeses durante el siglo XVII, que, martilleando la punta de

diamante, lograban elaborados diseños de efecto punteado.

Todos los fabricantes de vidrio de Europa intentaron copiar las técnicas,

materiales y decoraciones de los venecianos. La información se difundió a

través de las propias piezas, del libro El arte del vidrio (1612) de Antonio Neri y

de los sopladores de vidrio venecianos. Aunque existía una ley que prohibía a

los artesanos vidrieros abandonar Venecia y divulgar los secretos de su arte,

muchos emigraron de Murano, abandonaron Italia y abrieron talleres en otros

países europeos. Cada país desarrolló su propia façon de Venise adaptando el

modelo veneciano a las formas y decoraciones de preferencia propia. La

influencia italiana acabó desapareciendo en el siglo XVII al surgir nuevos

métodos para la fabricación de vidrio en Alemania e Inglaterra.

El vidrio potásico que se fabricaba en Alemania, más grueso y más duro que el

cristallo, era muy apropiado para la decoración grabada con rueda giratoria.

CasparLehmann fue uno de los responsables del gran desarrollo del grabado a

principios de la década de 1600 en la corte del emperador del Sacro Imperio

Romano Germánico, Rodolfo II en Praga. Los talladores y grabadores de vidrio

de Nuremberg y Potsdam se hicieron famosos por sus hábiles diseños de estilo

barroco, mientras que las fábricas alemanas continuaron produciendo el

tradicional vidrio esmaltado y pintado en frío.

Otro descubrimiento que sirvió para disminuir la influencia veneciana en Europa

fue el del vidrio de protóxido de plomo, cuya fórmula inventó George

Ravenscroft en Inglaterra. Más suave, brillante y duradero que el frágil cristallo,

el cristal de plomo inglés fue considerado el de mayor calidad en el siglo XVIII.

40


La cristalería inglesa de mesa dominó los mercados europeos y coloniales y se

convirtió en el modelo para los productores europeos. Entre las innovaciones

introducidas por los ingleses a mediados del siglo XVIII están las copas con

pies decorados con burbujas de aire o espirales de esmalte opaco y los

prestigiosos candelabros de vidrio tallado. El cristal de plomo, el vidrio que

mejor se adaptaba al tallado, alcanzó su apogeo con las piezas neoclásicas del

periodo angloirlandés (1780-1830).

f. Cristal español

La industria del vidrio tuvo en Cataluña su máximo esplendor en el siglo XVI,

cuando se produjeron piezas comparables a los mejores modelos venecianos.

Además de los objetos utilitarios, los vidrieros catalanes hacían infinidad de

pequeños objetos decorativos que vendían el primero de enero de cada año en

la feria del vidrio que se celebraba en el paseo del Borne. La manufactura

catalana más importante fue la de Mataró, y las formas más típicas de vidrios

eran el florero de cuerpo oval con dos pequeñas asas, el confitero con forma de

gran copa, los fruteros de pie y la botella. La decadencia de la industria vítrea

catalana y la pérdida de su alta calidad se iniciaron a mediados del siglo XVII.

En Andalucía fue notable la producción, en la misma época, de la manufactura

de Castril de la Peña. En Castilla fueron centros importantes, con abundantes

ejemplos de tipo intermedio entre los catalanes y andaluces, Recuenco, en la

provincia de Cuenca, y en la de Toledo, San Martín de Valdeiglesias y, sobre

todo, Cadalso de los Vidrios, que en 1645 contaba con tres hornos que

producían gran diversidad de objetos finísimos, de bellos colores y de forma

muy graciosa.

Hacia 1750, algunos decoradores holandeses se establecieron en el Levante

español e iniciaron la producción de vidrio. De producción por entero

valenciana son algunas composiciones escultóricas en pasta de vidrio de tema

religioso como Santa Eulalia y un ángel y La degollación de un santo que se

conservan en el Museo de Barcelona.

41


g. Siglos XIX y XX

El desarrollo del vidrio durante el siglo XIX se caracteriza por los rápidos

avances tecnológicos de esta industria y por el redescubrimiento y adaptación

de métodos antiguos.Hasta 1850 las piezas se moldeaban y decoraban por

prensado con esquemas de complicados encajes que enturbiaban el cristal en

el momento en que éste entraba en contacto con el molde frío. A partir de la

década de 1840 se popularizaron en todo tipo de piezas los diseños más

sencillos, conocidos por vidrio prensado decorado. Al ser más cara la

producción de vidrio tallado que la del vidrio prensado, aquélla decayó, pero

hacia 1880 recobró parte de su antigua popularidad con la aparición de un

elaborado tallado ‘brillante’, resultado de un gran virtuosismo técnico que

explotaba las propiedades refractarias del vidrio de calidad.A finales del siglo

XVIII se volvieron a utilizar algunas técnicas romanas adaptadas al gusto

neoclásico. En Europa se fabricó un tipo de vidrio laminado con panes de oro

que se llamó Zwischengoldglas. También se intentó conseguir el efecto de

camafeo con sulfuros incrustados, y los artesanos vidrieros lograron recuperar

la auténtica técnica de tallado y grabado de cristal de camafeo, que alcanzó su

apogeo en las piezas de Thomas Webb&Sons (fundada en 1837), elaboradas

en Stourbridge, Inglaterra.

A partir de 1845 lograron gran popularidad los pisapapeles con decoración

millefiori (mil flores) semejante al vidrio de mosaico antiguo, y a finales del siglo

XIX el cristal de roca del renacimiento sirvió de inspiración para una técnica de

grabado y pulido.

Bohemia mantuvo la primacía en la decoración tallada a la rueda gracias a

artesanos como DominikBiemann, y también practicó otras técnicas, como la

del cristal encajado, que copiaron las fábricas europeas y estadounidenses.

Los avances químicos facilitaron el desarrollo de nuevos vidrios coloreados

opacos semejantes a piedras semipreciosas. Se decoraron piezas con

aplicaciones de pintura y esmaltes transparentes como analogía al

renacimiento de las vidrieras góticas.

42


Inspirados por el resurgimiento de los métodos antiguos de trabajo del vidrio y

estimulados por los logros de la nueva tecnología química, los artesanos

vidrieros comenzaron a crear hacia 1880 nuevos estilos artesanales que se

denominaron vidrio artístico. Solían ser piezas nuevas con fines decorativos,

producto de la reacción contra los objetos producidos en serie. Los estilos de

moda entre 1890 y 1910 reflejaban la influencia del movimiento Art Nouveau a

nivel internacional, y sus principales exponentes fueron Louis ComfortTiffany en

los Estados Unidos y Émile Gallé y la empresa DaumFrères (fundada en 1889)

en Francia. Todos ellos producían cristales con formas naturalistas, líneas

sinuosas, colores exóticos y superficies de inusitados efectos, como el cristal

iridiscente favrile inventado por Tiffany.

Después de la I Guerra Mundial surgieron nuevos intereses en las texturas y

formas decorativas, como queda reflejado en los diseños de René Lalique y

Maurice Marinot. En la década de 1930 comenzaron a adquirir prestigio los

cristales de plomo incoloros y de exquisita transparencia, por lo general con

dibujos grabados, producidos por fábricas escandinavas y

estadounidenses.Con la década de 1960 se inició una nueva época en la

elaboración del vidrio liderada por los estadounidenses Harvey Littleton y

DominickLabino. Los artesanos empezaron a experimentar con el vidrio como

medio artístico en pequeños hornos instalados en sus estudios, y en la

actualidad se desarrollan técnicas decorativas y formas de escultura

innovadoras en talleres de artistas de todo el mundo.

h. El vidrio en los países islámicos

La historia del vidrio en los países islámicos entre los siglos VIII y XIV se centra

en el Oriente Próximo. La antigua tradición Sasánida de tallado del vidrio fue

continuada por los artesanos musulmanes que realizaron vasijas en

altorrelieve, muchas de ellas con motivos animales. También fabricaron vidrio

incoloro de gran calidad con diseños tallados a la rueda. Las posibilidades

decorativas se incrementaron con la introducción de la técnica de esmaltado al

fuego y con la del dorado, en las que destacaron los artesanos vidrieros de

43


Alepo y Damasco. De Egipto proviene el descubrimiento de coloraciones

vidriadas que creaban brillantes efectos metálicos en castaño, amarillo y rojo

tanto en cerámica como en vidrio. Las lámparas de las mezquitas, los cuencos,

tazas y botellas se pintaban con motivos de ritmo geométrico propios del islam.

Sus formas y decoraciones influyeron en la producción occidental posterior,

sobre todo en las de Venecia y España.

i. El vidrio en la India

Aunque en la India ya se fabricaba vidrio en el siglo V a.C., no se hizo de

manera industrial hasta el periodo mogol y de forma muy especial en el siglo

XVII. Se fabricaron soportes de narguiles (pipas para fumar), aspersores y

fuentes, normalmente dorados o esmaltados con motivos florales. En el siglo

XVIII la Compañía de las Indias Orientales vendió grandes cantidades de vidrio

inglés en el mercado indio que más tarde fue grabado a la rueda por artesanos

locales.

American Glass.

La fabricación de vidrio fue el primero en la industria de fabricación de

establecerse en Estados Unidos. Un invernadero fue construido en Jamestown,

Virginia, en 1608, las primeras fábricas de vidrio de éxito comercial fue la de

CasparWistar en el Condado de Salem, New Jersey, entre 1739 y 1777 los

artesanos alemanes inmigrantes allí y en otras fábricas producen botellas,

cristal de la ventana, y algunos mesa de vidrio en estilos germánicas.

Henry William Stiegel trató de imitar Inglés importado de vidrio de plomo en su

fábrica en el Condado de Lancaster, Pennsylvania, de 1763 a 1774 La fábrica

de vidrio más importantes construidos después de la Guerra de la

Independencia fue el de John Frederick Amelung en el condado de Frederick,

Maryland, que estaba en operación de 1784-1795.

44


j. 2.4.10 Siglos 19 y 20

La historia estilística de vidrio en el siglo 19 está dominado por los rápidos

avances en la tecnología del vidrio y por el redescubrimiento y la adaptación de

los métodos más antiguos. Prensado mecánico fue una barata, medios rápidos

de la producción que se expandieron en gran medida el papel de vidrio en el

hogar y en la industria. Antes de 1850, las mercancías fueron prensadas en

diseños de encaje intrincados que compensó una nubosidad en el vaso

causada por el contacto con el molde frío. Diseños sencillos populares desde la

década de 1840 en, conocidas como vidrio patrón presionado, estaban

disponibles en muchas formas. El vidrio de corte más caro declinó en

popularidad debido a la competencia de vidrio prensado.

Sólo en 1880 se cortó el vidrio recuperar parte de su popularidad a principios

de los complejos patrones de "brillantes", ejemplos de gran virtuosismo técnico

que explota las propiedades de refracción de vidrio de calidad.

A partir de finales del siglo 18, se revivió una serie de técnicas de fabricación

de vidrio romanos y modificado para satisfacer el gusto neoclásico. Fábricas de

vidrio Continental hicieron una versión de vidrio laminado de pan de oro,

llamados zwischengoldglas.EfectosCameolike se obtuvieron mediante el uso

de sulfuros incrustados, y desde el siglo de mid-19th cameo real grabado y

corte fueron practicados por los artesanos, que culminó en la obra de Thomas

Webb&Sons (fundada 1837), un invernadero en Stourbridge, Inglaterra.

Pisapapeles, popular desde alrededor de 1845, fueron hechos a menudo en un

millefiori (mil flores) diseño recordando el mosaico de vidrio de la antigüedad. A

finales del cristal de roca del renacimiento del siglo 19 inspirado una técnica de

pulido de vidrio grabado.

Bohemia continuó sobresaliendo en la decoración de la rueda-grabada con el

trabajo de los artesanos como DominikBiemann. Otros métodos, como los de la

producción de vidrio revestido, se practicaban en las fábricas de Bohemia y se

copian en toda Europa y los Estados Unidos. Avances químicos provocaron

nuevo vidrio de color opaco, como lithyalin, que se parecía a las piedras

45


semipreciosas. Esmaltes transparentes y las manchas se apliquen a los

buques, en paralelo con el renacimiento de las vidrieras.

En 1880, inspirado por las reposiciones de métodos glassworking históricos y

estimulado por las capacidades de la tecnología química mejorada, vidrieros

estaban creando nuevos estilos de vidrio handworked, generalmente llamado

arte en vidrio. Estos eran en su mayoría formas decorativas y de la novedad,

hechas en reacción a mercancías producidas en masa. Entre 1890 y 1910 los

estilos más de moda reflejan el movimiento internacional de estilo Art Nouveau.

Louis ComfortTiffany en los Estados Unidos, y Émile Gallé y la empresa

DaumFrères de (fundada 1889) en Francia, fueron los principales exponentes

del estilo. Produjeron cristalería en formas naturalistas, con líneas sinuosas,

colores exóticos, y los efectos de superficie inusuales, tales como vidrio Favrile

iridiscente de Tiffany.

Después de la Primera Guerra Mundial los nuevos intereses en la textura y

decoración formalizado surgido, como se ve en los diseños de René Lalique y

Maurice Marinot. Desde la década de 1930, exquisitamente clara, cristal de

plomo incoloro, a menudo grabado, fue popularizado por varias empresas

escandinavas y americanas.

Una nueva era en la fabricación de vidrio comenzó a principios de 1960 con el

movimiento de vidrio de estudio, dirigido por los estadounidenses Harvey

Littleton y DominickLabino. Con pequeños hornos de cubeta en entornos de

estudio, artesanos explorar vidrio como medio artístico. Formas esculturales

innovadoras y técnicas decorativas se están desarrollando en los talleres de

todo el mundo.

k. El vidrio en el Lejano Oriente

Entre los objetos procedentes de las excavaciones arqueológicas de la dinastía

Zhou (1122 a.C.-221 a.C) se han encontrado piezas de vidrio con la forma

característica de globo ocular o incrustaciones de cuentas de cristal con forma

de ojo. Los primeros objetos de vidrio, fundidos a menudo a partir de panes de

46


vidrio importados, eran pequeños y estaban tallados del mismo modo que las

gemas. La utilización del cristal para simular piedras semipreciosas para su uso

en joyería y más tarde para frascos de opio, es una práctica recurrente en el

vidrio chino. Se conocen pocas vasijas de cristal anteriores a la construcción

del palacio imperial de Pekín en 1680. Con la influencia de los jesuitas en la

corte pequinesa se fabricaron vasijas de vidrio soplado al estilo occidental

europeo. Sin embargo, el cristal trabajado al modo chino dominó la producción

de los siglos XVIII y XIX con objetos de rico colorido con decoración tallada y

esmaltada. Los chinos dominaron el arte del cristal de camafeo. Las vasijas

chinas de vidrio se caracterizan por tener formas simples inspiradas en la

porcelana y por ser gruesas, multilaminadas y con superficie con brillo de

cera.No existe ninguna evidencia de que en Japón se fabricara vidrio antes del

año 200 a.C. Se supone que algunas vasijas con forma de relicarios budistas y

algunas urnas cinerarias datan de los periodos Asuka y Nara (552-784 d.C.),

pero parece que la fabricación de vidrio se interrumpió en el siglo XIII y hasta

alrededor de 1750 no se volvió a emprender.

El amplio abanico de aplicaciones de este material ha hecho que se

desarrollara un gran número de tipos diferentes de vidrio.

l. Vidrio de ventanas

El vidrio para las ventanas se utiliza desde el siglo I d.C. y al principio se hacía

por colado o soplado de cilindros huecos que luego se cortaban y apisonaban

formando una lámina. El proceso del vidrio de corona es posterior y consistía

en el soplado y moldeado de la masa vítrea para convertirla en un globo

aplastado o corona. Después se apoyaba la parte plana sobre una base y se

retiraba la caña de soplar. El agujero que dejaba la caña se agrandaba al

centrifugar la corona recalentada sobre la base y se iba ampliando por la fuerza

centrífuga hasta acabar aplastándose y dando paso a una gran lámina circular.

Luego se retiraba la base, que dejaba una marca o diana. Hoy casi todos los

vidrios de ventana se hacen a máquina mediante el procedimiento de estirado

vertical de la masa vítrea procedente de un horno de fusión. En el

procedimiento Foucault la lámina de vidrio se estira a través de un cilindro

47


refractario encajado por debajo de la superficie de la cuba de vidrio y después

se pasa a una cámara de recocido vertical, para finalmente emerger en un piso

superior donde se corta en hojas.

m.Evolución del vidrio desde el siglo XVIII hasta nuestros días

A partir del siglo XVIII se producen unaserie de acontecimientos que

contribuyenal gran impulso de la ciencia y Tecnología en el conocimiento del

vidrio.Cabe señalar, que ello fue debido a ladifusión de los conocimientos y

técnicasque monopolizaban los vidrieros venecianos.La aparición del libro De

arte vitrari, escrito por el florentino Antonio Neri,publicado en Florencia en el

año 1612,marca un hito importante en la historia del vidrio porque se establece,

por primera vez, un estilo moderno de los fundamentos y técnicas del vidrio

coincidiendo con un clima científico muy favorable en ese momento.No

podemos olvidar que en el siglo XVIII comienzan de manera evidente las

nuevas ideas de la ciencia de nuestrosdías, y el vidrio no podría permanecer

almargen de sus procesos tecnológicos,reconociendo a los vidrieros

venecianosel haber sido los pioneros de las aplicaciones científicas del vidrio.

Una de las aportaciones al campo de la ciencia ha sido el de la óptica. El

instrumento llamado lupa como elemento ampliador de objetos, el comienzo de

las lentes convergentes, el uso de rudimentarias gafas, el inicio de la

construcción de anteojos, los primeros telescopios, etc.De la misma manera, la

evolución de los microscopios utilizados para el estudio de los

microorganismos, las primeras gafas bifocales construidas por

BenjaminFranklin.En el mundo de la química, las matrices, retortas, alambiques

y termómetros, mencionados por Biringuccio. Uno de los acontecimientos más

importantes que se introdujo en la mejora de la tecnología del vidrio fue el

empleo del carbón como combustible para los hornos. Ello permitió el acceso a

elevadas temperaturas y consecuentemente a la mejora en la calidad del

vidrio.Otra aportación importante en esta

época fue la obtenida por George Ravenscroft con su inicio de fabricación de

vidrio al plomo, que con su brillo, sonoridad y facilidad de tallado desplazó a los

vidrieros venecianos y de Bohemia.

48


Cabe señalar otro aspecto sobresaliente relativo a la fabricación de vidrio plano

por el procedimiento de colar vidrio fundido sobre una superficie metálica y su

laminación, consiguiendo así hojas de gran tamaño. Otro procedimiento que

experimentó una mejora importante está referido al azogado de los espejos. El

método de la amalgama de estaño se reemplazó por el sistema de plateado,

evitando así el grave riesgo de intoxicaciones por mercurio. Pero, sin duda, es

a mediados del siglo XIX cuando se producen dos factores que

influyeron decisivamente en el desarrollo del vidrio. Por una parte,la fabricación

de instrumentos científicos de gran precisión como refractómetros,

polarímetros, espectroscopios, cuya contribución más valiosa estaba

encabezada por Otto Schutt, y por otra el empleo de grandes hornos de balsa,

que permitía la fabricación masiva de botellas y que posterior es trabajos

científicos facilitaron su automatización en torno a 1899.

49


2.6. OBTENCION DEL VIDRIO

La elaboración del vidrio es un proceso largo y complejo que comienza con el

enfornamiento de la mezcla y termina con la salida del producto frío a la

desembocadura del túnel o del arca de recocido. El proceso puede

considerarse dividido en seis etapas más o menos diferenciadas

Reacción de los componentes y formación de vidrio.

Disolución del excedente de sílice sin reaccionar.

Afinado y homogeneización.

Reposo y acondicionamiento térmico.

Conformación.

Enfriamiento y recocido.

Las cuatro primeras etapas se suceden sin solución de continuidad dentro del

horno con arreglo a un programa térmico cuidadosamente establecido que, de

modo general, comprende un aumento progresivo de la temperatura hasta un

máximo de unos 1550 ºC, seguido de un enfriamiento y de un período de

estabilización en el que la masa vítrea debe alcanzar la rigurosa homogeneidad

térmica requerida para su inmediata conformación.

El conjunto de esas cuatro etapas recibe el nombre de fusión del vidrio. Tal

denominación es incorrecta, ya que no se trata de una fusión propiamente

dicha, sino de una serie de reacciones que, tras la formación de distintas fases

cristalinas, conducen finalmente a una fase líquida. Por analogía con algunos

procesos metalúrgicos resultaría más propio hablar de fundición o, más

correctamente, de vitrificación o de formación de vidrio. Sin embargo, el

extendido uso de ese término en el lenguaje vidriero común hace muy difícil

que pueda y ser sustituido por otro.

50


a.

Etapas básicas

Dependiendo del tipo de vidrio fabricado, las etapas de conformado,

enfriamiento y transformación sufren pequeñas variaciones tal y como se indica

en los siguientes diagramas de flujo:

51


En la tabla 1.1 se dan los consumos de materias primas y energía en la etapa

de fusión del vidrio plano.

La formación del vidrio comprende una serie de transformaciones físicas y

reacciones químicas a alta temperatura, en virtud de las cuales la mezcla

vitrificable se convierte en una masa vítrea. Durante este proceso los

componentes de la mezcla experimentan múltiples modificaciones, tanto físicas

como químicas. Entre los fenómenos físicos se pueden citar los siguientes:

i. La fusión de cada constituyente y la de los productos de reacción

ii. La modificación de su estado cristalino (Transformaciones cristalinas)

iii. Desprendimiento de gases

iv. Una volatilización parcial.

Entre los fenómenos químicos se tienen:

I. Evaporación de agua de humedad.

II. Una deshidratación de ciertos constituyentes (Sales hidratadas).

III. Una disociación de carbonatos, sulfatos y en fabricaciones de color de

nitratos.

52


IV. Una asociación de los óxidos liberados (Reacciones entre las distintas

especies químicas).

La simultaneidad con que se producen algunas de estas transformaciones

fisicoquímicas, por una parte, y el elevado número de componentes que

intervienen en los sistemas de la mayoría de los vidrios, por otra, hacen muy

complejo el estudio de los equilibrios de todas estas reacciones, por lo que,

para poder abordarlo, es preciso referirse a sistemas parciales más sencillos.

Aunque las reacciones químicas entre los componentes de la mezcla vitrificable

empiezan a producirse a bajas temperaturas, mientras éstos se hallan todavía

en estado sólido, transcurren con gran lentitud hasta que se alcanza la

temperatura de formación de los primeros eutécticos y tiene lugar la aparición

de fase líquida. La reacción se inicia siempre en la superficie de los granos, en

los puntos de mayor actividad, donde existen cargas libres y valencias sin

saturar, y es tanto más eficaz cuanto mayor sea la superficie específica de los

granos y más íntimo su contacto.

Al hilo de lo mencionado, a continuación se formulan dos de los inconvenientes

principales a la hora de obtener el vidrio:

La temperatura de fusión llega a ser de 1800-2000ºC por lo que desde el

punto de vista energético y de resistencia de los materiales es un inconve-

niente importante.

La alta viscosidad del sílice fundido complica su moldeo y manipulación

A tenor de lo mencionado, el objetivo es disminuir el punto de fusión y la visco-

sidad. Para ello, como primera medida se añaden óxidos alcalinos (principal-

mente de sodio) que se introducen entre los enlaces de oxígeno de la red cris-

talina. Al meter estos compuestos disminuyen tanto la temperatura de fusión

como la viscosidad pero al mismo tiempo la resistencia química es menor. Para

evitar que esto ocurra se introduce óxido cálcico que aumenta la resistencia

química.

53


Dicho esto la composición base del vidrio seria la siguiente: 75% SiO2, 15%

Na2O y 10% CaO. Una vez introducidos estos componentes la estructura varía

significativamente, como se puede ver a continuación:

2.7. PROCESO DE FABRICACIÓN

Un horno para templado de vidrios se compone básicamente de dos partes:

• Una cámara de calentamiento, generalmente por resistencias eléctricas,

donde el vidrio permanece hasta alcanzar su temperatura de ablandamiento.

• Una cámara de enfriamiento, consistente en sopladores conectados a

ventiladores de alta potencia, con regulación de la presión de aire en función

del tipo de vidrio y del espesor de la pieza a templar (a mayor espesor, menor

presión).

54


De acuerdo al sistema de tracción y movimiento del vidrio, los hornos de

templado se clasifican en:

• Verticales o de pinzas

El vidrio se desplaza en posición vertical, suspendido mediante pinzas, a lo

largo de un riel. Estas pinzas sujetan al vidrio por uno de sus bordes, y al

alcanzar el punto de ablandamiento producen en el mismo una pequeña

depresión irreversible, conocida como “marca de pinza” o “impronta”. Estas

pequeñas deformaciones impiden que los vidrios templados con este sistema

puedan ser posteriormente laminados y han dejado en desuso este tipo de

hornos.

• Horizontales

En este proceso, más moderno que el anterior, el vidrio se desplaza

horizontalmente sobre rodillos cerámicos o de silicio.

• Continuos:

la cámara de calentamiento tiene una longitud tal que el vidrio, desplazándose

a una velocidad constante, al llegar al final de la misma alcanza la temperatura

de ablandamiento. • Oscilantes:

la cámara es mucha más corta, y el vidrio se mantiene dentro de la misma

realizando cortos movimientos hacia adelante y hacia atrás hasta alcanzar su

temperatura de trabajo.

55


De acuerdo a la fuente de calor, estos hornos pueden ser:

• Hornos eléctricos: calientan el vidrio principalmente mediante la radiación

emitida por resistencias eléctricas. • Hornos de convección forzada: en este tipo

de hornos el calor generado por quemadores (generalmente de gas) es

impulsado mediante ventiladores hacia el vidrio. • Hornos mixtos: son hornos

eléctricos que producen cierta agitación del aire interior mediante sistemas de

soplado de aire comprimido.

Para vidrios reflectivos o de baja emisividad (Low-e) deben de usarse hornos

horizontales provistos de sistemas de calentamiento por convección.

2.8. MODIFICADORES DEL VIDRIO

Aparte de los óxidos de sodio y calcio (los cuales normalmente se introducen al

horno como carbonatos) hay otros compuestos que se pueden añadir como por

ejemplo el óxido de magnesio.

Del mismo modo también es común añadir feldespatos de potasio o sodio que

aportan sílice y alúmina (que mejoran las propiedades del vidrio). Por otro lado,

la adición de restos de vidrio de anteriores procesos favorece la fusión en el

horno.

a. Modificadores Del Vidrio

El proceso consta de las siguientes etapas:

1. Dosificación

2. Fusión y homogenización

3. Moldeo

b. Dosificacion

Esta etapa de proceso consiste en la preparación de la materia prima en las

proporciones adecuadas, que será triturada y mezclada antes de introducirse al

horno

c. FusionyHomogeneizacion

56


Una vez introducida la alimentación al horno, se quema un combustible para al-

canzar temperaturas de fusión (1400-1500ºC). Una vez homogenizada la masa

y retiradas las burbujas de aire (por diferencia de presión), el vidrio sale del

horno.

57


d. Moldeo

Cuando la viscosidad del fluido se encuentra en el intervalo adecuado (entre

103 y 107 cp), es el momento adecuado para llevar a cabo su moldeo. Depen-

diendo del uso que se le vaya a dar al vidrio este se moldea de diferentes for-

mas y por diferentes técnicas.

En la etapa de moldeo y enfriamiento se crean tensiones en la estructura del vi-

drio que provocan que la resistencia mecánica sea menor. Para que esto no

ocurra existen dos procesos similares:

1. Método: el vidrio se lleva hasta temperaturas de 500ºC y se enfría lenta y

controladamente para hacer desaparecer tales tensiones.

2. Método: el proceso denominado “templado del vidrio” consiste prácticamen-

te en los mismo que el anterior con la diferencia de que en este caso el enfria-

miento es rápido (y controlado). Así, no desaparecen las tensiones sino que se

equilibran dando lugar a un vidrio de gran resistencia mecánica.

Las etapas mencionadas más otras que por su especificidad no se han comen-

tado se agrupan en la siguiente figura esquemática:

Después de haber reaccionado entre sí los componentes de la mezcla

vitrificable y de haber dado lugar a la formación de una fase fundida, queda

todavía un exceso de sílice sin digerir por el vidrio. Su incorporación se lleva a

cabo mediante un lento proceso de disolución regido por un mecanismo de

difusión. Así, pues, el tiempo que tardan los granos de arena en disolverse

es directamente proporcional al cuadrado de su radio e inversamente a su

coeficiente de difusión.

De acuerdo con ello, parecería conveniente disminuir lo más posible su

tamaño. Pero, si bien es ciertoque así se aceleraría su disolución, también

tendría el inconveniente, anteriormente mencionado, de que se produciría un

notable y prematuro aumento de la viscosidad del fundido, sin dar tiempo a que

se eliminaran parte de los gases disueltos y ocluidos en él, lo que dificultaría

posteriormente su afinado.

58


Los granos de cuarzo durante su calentamiento sufren primeramente la

inversión . . Cuarzo Cuarzo α β ⇔ a la temperatura de 573 °C. Como la

modificación cristalina de alta temperatura posee una ordenación estructural de

menor densidad, los granos experimentan una brusca expansión que

determina su resquebrajamiento. Estosgranos, a temperaturas más altas, son

atacados en sus bordes por el vidrio fundido que penetra a través de sus

grietas, tanto más profundamente cuanto menor sea su tensión superficial.

Alrededor de cada grano se forma inicialmente Na2O.2SiO2 que se disuelve en

el vidrio. Este ataque puede ir acompañado también de la transformación

parcial delcuarzo en cristobalita en la zona periférica de los granos,

transformación que resulta favorecida por el efectomineralizador que ejerce el

fundido.

A una temperatura de unos 1250 °C toda la arena se disuelve en la masa vítrea

formándose alrededor de los granos pequeñas zonas muy enriquecidas en

sílice que constituyen heterogeneidades locales de composición que

posteriormente han de difundirse para constituir un vidrio lo más homogéneo

posible. Es importante que todo el cuarzo se disuelva con relativa rapidez

en el vidrio. De lo contrario, los granos tenderían a acumularse formando

una capa sobre la superficie del fundido a la que llegan ascendiendo

lentamente, en ocasiones arrastrados en su movimiento por las propias

burbujas que se producen en su reacción y que quedan adheridas a sus

bordes. Si se sobrepasa la temperatura de transformación del cuarzo en

cristobalita, de menor densidad que éste, sin que se hayan disuelto los

granos, su incorporación al vidrio resultaría mucho más difícil.

Un fenómeno característico que se produce durante la disolución de la sílice en

el vidrio es la formación de numerosas burbujas producidas por el aumento de

acidez que experimenta el fundido. En la primera etapade reacción y fusión el

fundido era muy alcalino y ello favorecía la disolución química de cantidades

importantes de CO2, SO3y vapor de agua.

Pero al irse incorporando la sílice por digestión, el vidrio se va haciendo cada

vez más ácido y la solubilidad de dichos gases disminuye produciéndose su

segregaciónen forma de burbujas. Esta es la razón de que siempre se observe

59


una aureola e pequeñas burbujas rodeando a los granos de sílice en

disolución.

2.9. PROPIEDADES FISICAS DEL VIDRIO

a. Fragilidad

• El problema físico de la fragilidad del vidrio radica en una red de fisuras anivel

imperceptible que afectan a la superficie del vidrio y provocan unas tensiones

localizadas que minoran la resistencia mecánica del vidrio. Son lasfisuras de

Griffith y cada una de ellas puede ser el origen de una rupturageneral. Así

pues, la probabilidad de ruptura aumenta con mayor frecuenciade grietas de

Griffith. También aumentará el riesgo de ruptura comomayores sean las grietas

o debido a sustancias como el agua que ataca lastensionadas uniones

atómicas.

• Encontramos una diferencia de fragilidad entre el vidrio y el

cristalconsiderable. Un vidrio es un silicato que en estado líquido tiene

lasmoléculas formando anillos desordenados y incompletos con átomos

desodio incluidos. Enfriando este líquido a gran velocidad, para que al pasar

delíquido a sólido no cristalice, obtendremos un sólido no cristalizado al

quellamaremos vidrio. Si el vidrio cristaliza, es decir que se enfría

lentamente,las moléculas se ordenan geométricamente obteniendo un cuerpo

másopaco y mucho más frágil.

b. Dureza

• El vidrio, como muchos otros materiales tiene una dureza media, es decir, su

resistencia a ser rayado es degrado 5/6 sobre 10. (Escala de Mohs).

• Que el vidrio sea frágil significa que en el diagrama de tensiones -

deformaciones, la línea que surja de la proporcionalidad entre las dos variables

es interrumpida bruscamente, es decir que no aparece un periodo plástico

donde las deformaciones sigan aumentando más allá de lo que lo hacen las

tensiones.

60


• Sólo se comportará plásticamente a altas temperaturas. A partir de 600 º C se

deforma plásticamente y en 1000 º C se funde.

c. Resistencia

Aunque los cristales se pueden formar con materiales diferentes, la mayoría de

propiedades son consecuencia directa del estado físico en que se encuentra el

vidrio.

La composición básica del vidrio es Silicio-Oxígeno -uniones muy

fuertesatracción:

Teóricamente: soporta 70 000Kg/cm2, 5 veces más que el acero.

Prácticamente: soporta 400/1000Kg/cm2

Valor muy inferior debido a las fisuras de Griffith.

Varía en función del tipo de vidrio y tratamientos a los que

haya sido sometido.

d. Compresión:

Soporta 10.000Kg/cm2• Cualquier fuerza aplicada sobre el cristal se

concentrará sobre cualquier irregularidad en su superficie y

debido a que es un material homogéneo porque viene del líquido, las grietas se

propagan muy rápidamente.

• Muy débil en la tracción pero muy resistente a la compresión.

• Las grietas se originan a partir de los defectos superficiales, para evitarlo:

Pulir la superficie o mediante tratamientos térmicos como el templado que

incrementan su resistencia

2.10. CARACTERÍSTICAS DEL ESTADO VÍTREO.

Un vidrio es un producto inorgánico fundido que se ha enfriado hasta un estado

rígido sin experimentar cristalización.

61


Si únicamente se consideran sus principales propiedades técnicas, el vidrio

común puede definirse como un producto inorgánico amorfo, constituido

predominantemente por sílice (Un vidrio típico de cal y sosa esta formado por

aproximadamente 70% en peso de SiO2, el resto es principalmente Na2O y

CaO ) , duro, frágil y transparente, de elevada resistencia química y deformable

a alta temperatura.

Morey propone la siguiente definición: un vidrio es una sustancia inorgánica en

una condición análoga a la de su estado líquido y continua con éste, que, como

consecuencia de un cambio reversible en su viscosidad durante el

enfriamiento, ha alcanzado un grado de viscosidad tan elevado como para

poder considerarse rígida a efectos prácticos.

Los materiales en el estado sólido se clasifican en cristalinos, no cristalinos o

amorfos y semicristalinos. En los cristalinos, los átomos adoptan disposiciones

ordenadas y repetitivas formando estructuras tridimensionales periódicas, un

ejemplo clásico son los metales y sus aleaciones. En los amorfos no existe

ordenamiento periódico. El vidrio y algunos materiales plásticos como el

poliestireno son ejemplos comunes.

Es una representación bidimensional de un sólido cristalino. representa

elmismo sólido pero con estructura amorfa. Las moléculas de un vidrio no están

colocadas en un orden repetitivo de largo alcance como ocurre en un sólido

cristalino, sino que cambian su orientación de una manera aleatoria en todo el

sólido El dióxido de silicio (Si02), presenta esta propiedad según como sea

enfriado, cuando es cristalino forma el cuarzo y cuando es amorfo forma el

vidrio. Los semicristalinos presentan una parte amorfa y otra cristalina,

materiales plásticos como el polietileno y el polipropileno sonejemplos típicos.

Desde un punto de vista estructural, los sólidos amorfos se clasifican según si

están compuestos por redes tridimensionales no periódicas (vidrio), moléculas

individuales de cadena larga (polimeros naturales y plásticos) a ordenaciones

intermedias entre estos dos casos limite (cristales líquidos).

Una particularidad de los vidrios es su comportamiento frente a la

solidificación , la cual es diferente a la de un material cristalino. Así, los vidrios

carecen de un verdadero punto de fusión o temperatura de liquidos, que sólo

presentan los sólidos cristalinos y que es latemperatura a la cual la fase

cristalina coexiste en equilibrio con la fase fundida.

62


Los cuerpos vítreos pasan de un modo reversible de su forma fundida en

estado líquido al estado rígido o congelado sin la aparición de ninguna nueva

fase en el sistema. El paso de una forma a otra transcurre, por lo tanto, sin

variar el número de grados de libertad del sistema, a diferencia de la transición

líquido-sólido caracterizada por la aparición de una nueva fase y la disminución

consiguiente en uno de sus grados de libertad.

Durante el enfriamiento de un liquido que forma un sólido cristalino bajo

solidificación (p. ejemplo: un metal puro) tiene lugar una disminución continua

de volumen A - B. Cuando se alcanza la temperatura de fusiónTm, sobreviene

su cristalización, que se acusa por una marcada discontinuidad caracterizada

por una brusca contracción B - C. A partir de ese momento la fase cristalina se

halla en equilibrio estable y, al proseguir suenfriamiento (C – D ), continúa

contrayendo, aunque en menor proporción que el fundido, debido a que su

coeficiente de dilatación es más pequeño.

Por el contrario, un líquido que forma un vidrio bajo enfriamiento, no cristaliza,

sino que sigue un camino como el A - - D. No existe un punto de solidificación o

fusión definido. El liquido de este tipo se vuelve más viscoso a medida que su

temperatura va disminuyendo y se transforma desde un estado plástico, blando

y elástico a un estado vidrioso, quebradizo y rígido en un margen reducido de

temperaturas, donde lapendiente de la curva del volumen especifico frente a la

temperatura es marcadamente decreciente.

Un vidrio se comporta, por encima de su temperatura de transición vítrea, como

un líquido viscoso (subenfriado). Bajo esfuerzo, grupos de átomos de silicato

pueden deslizarse unos sobre otros, permitiendo la deformación permanente

del vidrio. Las fuerzas interatómicas resisten la deformación, pero, si la tensión

aplicada es suficientemente alta, son incapaces de prevenir el flujo viscoso. A

medida que se incrementa la temperatura del vidrio, la viscosidad del vidrio

disminuye y se facilita el flujo viscoso.

a. Cristaloquímica del vidrio

La diferencia estructural entre los sólidos cristalinos y los vidrios estriba en que,

en los primeros, sus unidades constituyentes (iones, átomos o moléculas) se

63


disponen con una ordenación geométrica y una periodicidad de largo alcance

en las tres direcciones del espacio formando una red perfectamente definida.

Cada red se caracteriza porque dichas unidades guardan siempre las mismas

posiciones relativas y porque, tanto la distancia que existe entre ellas, como los

ángulos que forman las direcciones de su secuencia de colocación son siempre

constantes. El fragmento reticular más pequeño que puede existir conservando

todos

los elementos de simetría del cristal recibe el nombre de celdilla elemental.

Esta porción unitaria viene representada por un paralelepípedo, cuyas

dimensiones representan los parámetros estructurales del cristal.

Por su parte los vidrios no cuentan con una ordenación reticular. Sus iones

constituyentes se hallan

irregularmente dispuestos formando una estructura más o menos

distorsionada, debido a que, bajo las condiciones de enfriamiento en que tuvo

lugar su formación, no pudieron ordenarse con la regularidad geométrica de un

cristal (Las unidades no guardan una disposición regular.). A diferencia de los

de los sólidos cristalinos cuyos espectros de difracción de rayos X presentan un

diagrama (Difractograma) constituido por una serie de líneas de interferencia,

los espectros de los vidrios sólo presentan bandas difusas.

b. Polarización iónica.

Una estructura cristalina o vítrea puede considerarse en principio formada por

una serie de iones positivos y negativos que se disponen alternadamente

formando un empaquetamiento compacto. Las diferentes posibilidades de

agrupamiento vienen determinadas por condicionamientos de tipo geométrico y

de tipo eléctrico. Las limitaciones geométricas que regulan estas disposiciones

espaciales dependen del tamaño de los iones que las constituyen.

Aunque no sea rigurosamente cierto, se acostumbra a considerar esférica la

forma de los iones y a definir a éstos por su radio. Ya que un ión, lo mismo que

un átomo, debido a la vibración de sus nubes electrónicas, carece de límites

precisos, su radio se define convencionalmente en función de la mínima

64


distancia que le separa de otro ión contiguo, tomando dicha distancia de

equilibrio como la suma de los radios de ambos iones.

El valor del radio de un ión depende en primer lugar del signo de su carga. Así,

si se compara su tamaño con el del átomo neutro del que proceden, los iones

positivos son siempre más pequeños y tanto más, cuanto más elevada sea su

carga, debido a la contracción orbital producida por efecto del exceso de la

carga positiva contenida en el núcleo. Contrariamente los iones negativos son

siempre más voluminosos que el átomo neutro original.

2.11. La unidad básica estructural de los vidrios de silicato.

Los silicatos son materiales compuestos principalmente por silicio y oxigeno,

los dos elementos más abundantes en la corteza terrestre. En lugar de

caracterizar las estructuras cristalinas de estos materiales en términos de

celdillas unidad, es más conveniente utilizar varias combinaciones de

tetraedros de SiO4 cada átomo de silicio esta unido a cuatro átomos de

oxigeno, los cuales están situados en los vértices del tetraedro. El átomo de

silicio esta colocado en el centro. Puesto que esta es la unidad básica de los

silicatos, frecuentemente se considera una entidad cargada negativamente

Un tetraedro silicio-oxigeno SiO4

A menudo los silicatos no son considerados iónicos puesto que tienen un

significativo carácter covalente en losenlaces Si -- O, los cuales son

direccionales y relativamente fuertes. Las varias estructuras de los silicatos se

originan a partir de las distintas maneras en que las unidades de SiO4 pueden

combinarse en distribucionesde una, dos o tres dimensiones.

Los cuatro electrones que presenta el átomo de silicio en su capa externa se

disponen, cuando éste se halla en estado fundamental, apareándose dos de

ellos en un orbital 3s y situándose los otros dos en los orbitales 3p

diferentes. Esta disposición electrónica sólo le permitiría al silicio la formación

de dos enlaces covalentes y de uno coordinado. La aportación de una pequeña

cantidad de energía basta sin embargo para producir el desacoplamiento de

uno de los electrones s y elevarle al nivel de un orbital p, lo que determina un

estado de excitación del átomo y una mayor reactividad .En este estado se

65


produce por interacción entre el orbital esférico s y los tres orbitales alargados

p una hibridación de los mismos para dar lugar a la formación de cuatro

orbitales q o sp3 de igual forma y con el mismo contenido energético.

Puesto que sus cuatro electrones respectivos tienen el mismo spin, estos

cuatro orbitales se repelen mutuamente alejándose entre sí lo más posible. El

mayor alejamiento se consigue cuando se orientan hacia los cuatro vértices de

un tetraedro . Cada uno de estos orbitales puede albergar a dos electrones con

spines antiparalelos. En el caso de los silicatos el segundo electrón de cada

orbital es aportado por un átomo de oxígeno, estableciéndose entre éste y el

silicio un enlace mixto iónico - covalente.

2.12. COMPOSICIÓN DE LOS VIDRIOS.

La constitución química de los vidrios puede representarse por la formula

general:

Anhidrido + MO + M'2º

El anhidrido es el SiO2, que puede reemplazarse en mayor o menor grado por

B2O3, TiO2, P2O5 o As2O3. Los metales monovalentes ( M´) son

generalmente el Na y K, y los divalentes ( M) Ca, Ba, Mg, Pb, Zn, Cu o Zr. 34

El vidrio no puede expresarse correctamente por medio de fórmulas, por variar

sus componentes entre límites más o menos amplios El vidrio ordinario puede

responder a una formula aproximada:

5SiO2 .

CaO. 5Na2O

El vidrio de ventanas se representa por la fórmula: 5SiO2 .CaO .Na2O

y el cristal por la siguiente: 6SiO2 .PbO .K2O

A continuación se da la relación de los distintos tipos de vidrios. Vidrio de sílice

pura.

SiO2: 99.5% +

66


Utilizado principalmente por su baja expansión térmica, alta temperatura de

servicio y, cuando es muy puro, por su transparencia a un amplio rango de

longitudes de onda en el espectro electromagnético y a las ondas sonoras (Alta

transmisión espectral). También tiene buena resistencia química, eléctrica y

dieléctrica. Su desventaja es la muy elevada temperatura necesaria para su

fabricación, aun cuando se puede producir por hidrólisis del SiCl4, pero en

cualquiera de los dos casos es caro.

Se usa para los espejos ligeros para los telescopios transportados por satélites,

reflectores de rayos láser, crisoles especiales para la fabricación de cristales

sencillos puros de sílice para transistores y como un tamiz molecular que deja

pasar el hidrogeno y el helio.

Vidrio de sosa, cal y sílice.

SiO2: 70 %

Na2O: 15 %

CaO: 10 %

La adición de sosa (Na2O) y, a veces, potasa (K2O) y de CaO a la sílice baja el

punto de ablandamiento en

800-900 °C (desde 1600 °C hasta alrededor de 730 °C ), por lo que es más

fácil su fabricación. A este tipo de vidrios se les adiciona entre 1 y 4 % de MgO

para prevenir la desvitrificación y también se les incorpora de

0.5 a 1.5 % de alúmina para aumentar su duración aumentando su resistencia

química. Las propiedades eléctricas pueden variar ampliamente con la

composición.

Son los vidrios de fabricación más corrientes y constituyen alrededor del 90%

de todo el vidrio producido. Se utilizan para vidrios planos, objetos prensados y

soplados y productos ligeros para los que no se precise una alta resistencia

química y una alta resistencia al calor, como ventanas, frascos, bombillas

eléctricas, etc. El

"crownglass" es de este tipo, aun cuando el crownglass óptico moderno suele

contener oxido de bario, en lugar de cal.

Vidrio de borosilicato.

67


SiO2: 60 – 80 %

B2O3: 10 – 25 %

Al2O3: 1 – 4 %

La sustitución de óxidos alcalinos por oxido de boro en la red vítrea de la sílice

da lugar a vidrios de más baja expansión térmica. Cuando el B2O3 entra en la

red de la sílice, debilita su estructura y reduce considerablemente el punto de

reblandecimiento de los vidrios de sílice. El efecto de debilitamiento se atribuye

a la presencia de boros tricoordinadosplanares. Tiene baja expansión térmica,

alrededor de un tercio de la del vidrio a la sosa y cal, se puede hacer con

buena resistencia química y una elevada resistencia dieléctrica y se usa en

donde se necesitan combinaciones de estas dos propiedades. Su elevada

temperatura de ablandamiento lo hace más difícil de trabajar que los vidrios a

la sosa y cal y al plomo. Se utiliza para utensilios de vidrio para laboratorios,

tubería industrial, termómetros para temperaturas elevadas, espejos de

telescopios grandes, utensilios domésticos para cocina, como los "Pyrex",

bulbos para lámparas muy calientes y tubos electrónicos de alto watiaje.

Los vidrios borosilicatados (vidrios Pyrex) tienen buena resistencia al choque

térmico (pequeños coeficientes de dilatación térmica) y buena estabilidad

química y se usan ampliamente en la industria química para equipos de

laboratorio, tuberías, hornos y faros de lámparas reflectoras.

Vidrio de aluminosilicato.

SiO2: 5 - 60 %

Al2O3: 20- 40 %

CaO: 5 - 50 %

B2O3: 0 - 10 %

Otro vidrio de baja expansión y químicamente resistente que tiene una

temperatura de servicio mas elevada que el vidrio de borosilicato pero que, de

manera correspondiente, es mas difícil de fabricar. Se usa para tubos de alto

rendimiento de aplicación militar, tubos para ondas viajeras y para muchas

aplicaciones semejantes a las del vidrio de borosilicato.

El vidrio de aluminosilicato sin boro es especialmente resistente a los álcalis.

Casi lodos los utensilios de vidrio para laboratorio se fabrican de vidrio de

borosilicato, de vidrio de aluminosilicato o de un vidrio conocido como de

68


aluminoborosilicato, que contiene cantidades muy aproximadamente iguales de

Al2O3 y de B2O3. La elección depende de la aplicación, de este modo, el de

aluminosilicato se usa para aplicaciones a temperaturas elevadas o cuando se

necesita un vidrio resistente.

2.13. TIPOS DE VIDRIO

a. El Vidrio Sódico-Cálcico

Está formado por sílice, sodio y calcio principalmente. La sílice es parte de

la materia prima básica, el sodio le da cierta facilidad de fusión y el calcio la

provee de estabilidad química. Sin el calcio el vidrio sería soluble hasta en

agua y prácticamente no serviría para nada. ¿Te imaginas un vaso que se

deshiciera con el agua?

Este tipo de vidrio es el que se funde con mayor facilidad y el más barato.

Por eso la mayor parte del vidrio incoloro y transparente tiene esta compo-

sición. Las ventanas de los edificios, desde la más grande hasta la más pe-

queña están hechas con este vidrio. Lo único que cambia de una diminuta

ventana a un ventanal de enormes dimensiones es el espesor. Está tan es-

tudiado el grosor en relación con el tamaño, que hay una clasificación y

una reglamentación para el tipo de vidrio que se debe usar en cada cons-

trucción. En la figura 19 se ilustra el espesor necesario del vidrio, según el

tamaño de la ventana. Por ejemplo, un ventanal de 200 cm de altura tiene

que tener entre 75 y 100 mm de espesor.

Espesores de vidrios de ventanas.

69


La resistencia química del vidrio sódico-cálcico se ha mejorado en

años recientes al aumentar la proporción del sílice, porque ésta es

poco reactiva. También se aumenta la fortaleza a lo que se conoce

como choque térmico. ¿Sabes lo que es el choque térmico? Quizá al-

guna vez hayas visto cómo se rompe un refractario (no de los especia-

les) que, después de sacarlo del horno y estando aún caliente, se pone

debajo del agua fría. Esto es lo que se conoce como un choque térmi-

co. La explicación de por qué se produce es muy sencilla. Imaginémo-

nos que las moléculas están formadas por pelotas unidas con resortes

que se estiran y contraen (las pelotas son los átomos y los resortes los

enlaces). Al aumentar la temperatura, lo que estamos haciendo es au-

mentar la energía térmica que se traduce en que los resortes de las

moléculas se contraigan y se estiren más y a mayor velocidad. Al ha-

cerlo necesitan un lugar más amplio, como se puede ver en la figura

20(a), y el material se expande. Si ahora lo ponemos en agua fría, la

energía térmica disminuye y los resortes vuelven a tener su movimien-

to original, por lo que ya no necesitan más espacio para moverse. Si el

vidrio se enfría poco a poco, paulatinamente llega a sus dimensiones

originales y no se produce ningún rompimiento. Cuando el material re-

gresa rápidamente al tamaño inicial se rompe. Se llama choque térmi-

co porque se están enfrentando dos temperaturas diferentes, lo cual

provoca que el material se destruya.

Vibraciones en la molécula de SiO2.

70


Los átomos también se mueven de arriba hacia abajo, como se mues-

tra en la figura 20(b), y en este caso los resortes casi no se estiran ni

contraen. Cuando se aumenta la temperatura este movimiento se hace

más pronunciado, pero como los resortes se estiran menos, no se ne-

cesita un espacio mucho mayor y el material no se expande tanto. Así,

aun cuando rápidamente regrese a su tamaño inicial al enfriarse, no se

produce ninguna rotura porque no hay gran diferencia entre la dimen-

sión original y la expandida.

A estos movimientos entre los átomos se les conoce como vibraciones,

y en general se producen los dos tipos en la mayoría de los materiales.

Cuando las vibraciones son de arriba hacia abajo, como las de la figu-

ra 20(b), la expansión será más reducida que cuando son de la otra

forma y el material tendrá más resistencia al choque térmico. Esta ca-

racterística es medible y se conoce como coeficiente de dilatación ca-

lorífico. Ahora ya podemos dar una explicación al hecho de que el vi-

drio con mayor proporción de sílice sea más resistente al choque tér-

mico. La sílice tiende a mantener sus dimensiones cuando se calienta.

Está formada por un átomo de oxígeno entre dos átomos de silicio, y la

mayor parte de sus vibraciones son como las de la figura 20(b), mo-

viendo al átomo de oxígeno de lado a lado. La distancia entre las molé-

culas de sílice es suficiente para acomodar este movimiento y por esta

razón la distancia entre los átomos de silicio crece muy poco cuando

se aumenta la temperatura, la expansión es pequeña y, por lo tanto, la

resistencia al choque térmico es grande. Cuando se añaden otros ele-

mentos, como en la figura 20(c), se rompe el puente Si-O-Si, y enton-

ces pueden predominar vibraciones como la de la figura 20(a). Si esto

pasa, el material tiene que expandirse para poder moverse longitudi-

nalmente, aumentando con esto la probabilidad de un choque térmico.

Sin importar cuál sea la composición del vidrio de que se trate, su re-

sistencia al choque térmico siempre será mayor mientras más cantidad

de sílice tenga.

71


b. El Vidrio De Plomo

El siguiente tipo de vidrio que aparece en la tabla es el de plomo, en el

cual se sustituye el óxido de calcio por óxido de plomo. Es igual de

transparente que el vidrio sódico-cálcico, pero mucho más denso, con

lo cual tiene mayor poder de refracción y de dispersión. Se puede tra-

bajar mejor que aquél porque funde a temperaturas más bajas. Su co-

eficiente de dilatación calorífica es muy elevado, lo cual quiere decir

que se expande mucho cuando se aumenta la temperatura y por lo

tanto no tiene gran resistencia al choque térmico. Posee excelentes

propiedades aislantes, que se aprovechan cuando se emplea en la

construcción de los radares y en el radio. Absorbe considerablemente

los rayos ultravioletas y los rayos X, y por eso se utiliza en forma de lá-

minas para ventanas o escudos protectores.

Es un vidrio blando a baja temperatura que permanece con cierta plas-

ticidad en un rango de temperatura, lo cual permite trabajarlo y grabar-

lo con facilidad. Las piezas del material conocido como cristal cortado

están hechas con este vidrio. Asimismo, se utiliza en la elaboración de

vidrios ópticos, para lo cual se añade óxido de lantano y tono. Estos vi-

drios dispersan la luz de todos los colores. Son excelentes lentes para

cámaras fotográficas porque con una corrección mínima dan luz de to-

dos los colores y la enfocan de manera uniforme en el plano de la pe-

lícula. Si no fuera así, unos colores serían más intensos que otros en

una fotografía, y no se lograrían imágenes tan reales.

Si nos fijamos en la tabla II.1, vemos que el vidrio de plomo también

tiene una proporción de potasio. El potasio hace que el material sea

más quebradizo, pero el plomo resuelve el problema. Este tipo de vi-

drio, con estas propiedades tan peculiares, fue inventado cuando se

trataba de resolver el problema de la fragilidad del vidrio con potasio.

Como te podrás imaginar, es más caro que el anterior

72


c. El Vidrio De Borosilicato

Nació en 1912. Después de la sílice, su principal componente es el óxido

de boro. Es prácticamente inerte, más difícil de fundir y de trabajar. Los

átomos de boro se incorporan a la estructura como Si-O-B, y su forma de

vibrar es como la que se presenta en la figura 20 (b). Tiene alta resistencia

a cambios bruscos de temperatura, pero no tan alta como la del vidrio de

sílice puro, pues aun cuando presenta el mismo tipo de vibración, la longi-

tud de los enlaces varía más cuando está presente el boro y el material tie-

ne un coeficiente de dilatación mayor. El valor de este coeficiente es

0.000005 centímetros por grado centígrado. Esto quiere decir que por cada

grado centígrado que aumenta la temperatura, el vidrio se agranda

0.000005 centímetros. Muy poco, ¿verdad? Por eso se utiliza en la elabo-

ración de utensilios de cocina para el horno y de material de laboratorio,

pues es muy resistente al calor y a los cambios bruscos de temperatura.

Estos objetos no se hacen de vidrio de sílice puro porque su manufactura

es complicada, ya que tienen que alcanzar temperaturas de 1650ºC para

hacerlo.

d. El Vidrio de Sílice

Formado con 96% de sílice es el más duro y el más dificil de trabajar, pues

es necesario emplear una costosa técnica al vacío para obtener un produc-

to para usos especiales, que transmite energía radiante del ultravioleta y

del infrarrojo con la menor pérdida de energía. También existe otra novedo-

sa técnica en cuya primera etapa se utiliza vidrio de borosilicato que se

funde y se forma, pero con dimensiones mayores a las que se desea que

tenga el producto final. Este artículo se somete después a un tratamiento

térmico, con lo cual se transforma en dos fases vítreas entremezcladas, es

decir, en dos tipos de vidrios diferentes entremetidos uno en el otro. Uno

de ellos es rico en álcali y óxido de boro, además de ser soluble en ácidos

fuertes (clorhídrico y fluorhídrico) calientes. El otro contiene 96% de sílice,

3% de óxido de boro y no es soluble. Esta última es la composición final

del vidrio de sílice.

73


En la segunda etapa de fabricación el artículo se sumerge en un ácido ca-

liente, para diluir y quitar la fase soluble. El vidrio que tiene grandes canti-

dades de sílice, y que no se disuelve, forma una estructura con pequeños

agujeros, llamados poros. Posteriormente se lava el vidrio para eliminar el

ácido bórico y las sales que se forman, concluyendo con un secado.

En la tercera y última etapa el artículo se calienta a 1 200º C, y se observa

una contracción de aproximadamente 14%. Esto quiere decir que su tama-

ño disminuye en ese porcentaje. Los poros desaparecen. Su estructura se

consolida sin que se produzca ninguna deformación. Los gases contenidos

en el interior son desorbidos y el vidrio adquiere una apariencia perfecta-

mente transparente y hermética.

Los vidrios que contienen 96% de sílice tienen una estabilidad tan grande y

una temperatura de reblandecimiento tan elevada (1 500ºC) que soportan

temperaturas hasta de 900ºC durante largo tiempo. A temperaturas más al-

tas que éstas puede producirse una desvitrificación y la superficie se ve

turbia. Por todas estas propiedades se utilizan en la fabricación de material

de laboratorio, que requiere una resistencia excepcional al calor, como su-

cede con los crisoles, los tubos de protección para termopares, los revesti-

mientos de hornos, las lámparas germicidas y los filtros ultravioletas

Representación esquemática de un monocromador de un espec-

trofotómetro infrarrojo.

La sílice es un material elástico casi perfecto. Cuando se deforma debido a

una fuerza externa, rápidamente regresa a su forma original. No pierde su

74


estructura química ni siquiera con el calor, razón por la cual este tipo de vi-

drio es el más cotizado.

2.14. CÓMO DARLE COLOR AL VIDRIO

Los cuatro tipos de vidrio químicamente diferentes que hemos descrito

pueden adquirir color fácilmente si se les añaden impurezas de metales de

transición a las mezclas utilizadas. Esto no afecta ninguna de las demás

propiedades. En la antigüedad, el vidrio estaba inevitablemente coloreado

por las impurezas que de manera natural contienen las arcillas y por la

contaminación en los crisoles de fusión. El primer vidrio relativamente inco-

loro se obtuvo a principios de la era cristiana, en Roma, pero el primero

que realmente no tuvo color no se logró sino hasta el sigloX en Venecia.

Las investigaciones en los últimos 50 años acerca de cómo colorear el vi-

drio han sido muy importantes, ya que no se han perseguido sólo fines ar-

tísticos y ornamentales, sino también científicos, como por ejemplo, la ela-

boración de filtros y lentes de color para los sistemas de señales de trans-

portes, que exigen un control muy riguroso de la transmisión de la luz a tra-

vés del vidrio en todo el espectro.

Existen principalmente tres formas de darle color al vidrio. Una es por me-

dio de loscolores de solución, donde el color se produce porque el óxido

metálico presente absorbe la luz de la región visible del espectro, y deja

pasar la que corresponde a algunos colores, que son los que se ven. De

esta forma el cobre absorbe la luz con longitudes de onda que pertenecen

a todos los colores, menos la vinculada al color rojo rubí, cuando está en

estado de oxidación +1, o al verde, cuando su estado de oxidación es +2.

Por eso un vidrio que contenga Cu+1 se verá rojo rubí, y con Cu+2 será ver-

de. El cobalto siempre absorbe la luz con todas las longitudes de onda me-

nos la que produce el color azul, y así, de la misma manera, el vanadio, el

manganeso, el titanio, el cromo, el hierro y el níquel producen sus propios

colores.

La segunda forma de darle color es por medio de una dispersión coloi-

dal. Ésta consiste en partículas sub microscópicas suspendidas en el

75


vidrio, que reflectan o dispersan selectivamente los rayos de luz de un

color. Por ejemplo, el selenio combinado con sulfuro de cadmio produ-

ce partículas en el vidrio que dispersan toda la luz, menos la de color

rojo. Aquí el color depende de la concentración y el tamaño de las par-

tículas, no tanto del elemento por el que están formadas. El color rubí

se puede producir con oro y cobre en su estado elemental, o por sele-

niuros y sulfuros en solución.

Cuando el cobre se calienta con la sílice a temperaturas muy altas se

deposita en forma de escamas y produce también el color rubí, pero

ahora por medio de partículas macroscópicas, que es la tercera forma

de darle color al vidrio. Con esta misma técnica se puede producir el

vidrio opaco, porque las escamas que se forman dentro provocan que

la luz se difracte en el interior del vidrio, quitándole transparencia.

También se forma un tipo de vidrio alabastro, que es como un mármol

translúcido, generalmente con visos de colores. Las estructuras inter-

nas que se forman para producir estos efectos son poco conocidas,

pero esto no impide que se utilicen en aparatos de alumbrado de luz

difusa y en artículos de ornato.

Según reza el proverbio: "En este mundo traidor nada es verdad, nada

es mentira, todo es según el color del cristal con que se mira", pero,

¿qué le pasa a la luz cuando atraviesa un vidrio rojo? La luz que ve-

mos salir es del mismo color que el vidrio, pero ¿por qué? Todos sabe-

mos que la luz blanca está formada por todos los colores del arcoiris.

¿Dónde quedaron los otros colores en la luz que atravesó el vidrio?

Aunque no lo creas, se quedaron en él. El vidrio rojo absorbe todos los

colores y sólo deja pasar al rojo. En cambio si mandas un rayo de luz

blanca a través de un vidrio transparente de suficiente espesor, lo que

observarás es la separación de todos los colores del arcoiris. Como

puedes ver, el vidrio tiene propiedades de dispersión óptica muy espe-

ciales, ¿no crees?

Cada tipo de vidrio que encontramos a nuestro paso es el producto de

una composición determinada y de la forma en que ésta fue trabajada.

76


A pesar de que los reactivos principales de los diversos vidrios están,

como ya vimos, en la tabla II.1, se pueden obtener vidrios de diferentes

características manejando la temperatura, el tiempo de enfriado y to-

das las variantes que existen alrededor de la manufactura del vidrio..

77


2.15. APLICACIONES HABITUALES

Muchas son las aplicaciones del vidrio templado con el objeto de proveer de

seguridad a los inmuebles y personas.

La gran resistencia del vidrio templado a los esfuerzos mecánicos y sus

consiguientes posibilidades estructurales favorecieron su implementación

generalizada en los escaparates de tiendas y comercios durante los pasados

40 años. La posibilidad de sujetar paños vidriados de grandes dimensiones con

pequeños herrajes metálicos ha seducido durante décadas a los proyectistas

de arquitectura que han multiplicado sus aplicaciones.

El muro cortina, como superficie de vidrio ininterrumpida, puede concebirse y

edificarse de muchas maneras. El vidrio puede estar total o parcialmente

enmarcado, o bien pegado sobre la estructura portante mediante silicona

estructural.

La concepción del vidrio suspendido, se ha convertido en un elemento posible

de la expresividad en arquitectura, cediendo todo el protagonismo de la

estructura o la fachada a la transparencia o a la reflexión del vidrio.

Se emplea con frecuencia en: equipamiento de oficinas, puertas internas y

externas, ventanas, tapas de muebles, mesas, escaleras, divisiones de interior,

revestimiento de paredes y cerramiento de balcones. En los últimos años, las

obras arquitectónicas de cierta envergadura contemplan los grandes frentes o

fachadas vidriados flexibles o suspendidos, que requieren herrajes específicos.

78


También su condición de vidrio de seguridad para áreas susceptibles de

impacto humano ha permitido el desarrollo de sistemas canceles o mamparas

de baño, ya sean fijas, corredizas, plegadizas, frontales o en esquinero. Para

estos usos es posible templar vidrios translúcidos o esmerilados (impresos tipo

Stipolite o Martelé).

Su gran resistencia a los cambios bruscos de temperatura permite su uso en

lugares con exposición a altas temperaturas, como visores y tapas de hornos.

2.16. HERRAJES Y ACCESORIOS

En la actualidad, el desarrollo y diseño de herrajes apunta hacia los sistemas

de fijación puntual, donde el vidrio es tomado a través de perforaciones

realizadas en sus esquinas por rótulas o “arañas” (spiders) metálicos que, a su

vez, se fijan a columnas estructurales o costillas de vidrio templado ubicadas

por detrás. Estas rótulas permiten el libre movimiento del vidrio, absorbiendo la

presión y succión del viento y las deformaciones de la estructura.

En este tipo de aplicaciones, el comportamiento mecánico del vidrio es

importante, siendo necesario adaptar su capacidad de respuesta.

Además, el entorno de los acristalamientos, los principios de transmisión de

esfuerzos y las zonas de trabajo entre los diversos materiales constitutivos del

sistema global, deben estudiarse minuciosamente, teniendo en cuenta dos

principios funcionales fundamentales:

• Determinar con precisión las condiciones de apoyo. • Evaluar las capacidades

cinemáticas (movimientos entre los elementos constitutivos).

79


Un universo cada día más amplio de herrajes de acero, permite realizar

infinitas combinaciones de paños fijos y móviles, pivotantes, corredizos,

plegadizos, basculantes y giratorios, con movimientos manuales o

automatizados, que transforman el cristal templado en la forma más

transparente y económica de resolver el frente de un local comercial, una

fachada integral o de una casa de habitación.

Para las aplicaciones de cristal templado en barandales o barandillas cada día

más proyectadas para su uso en terrazas, los fabricantes de herrajes, han

desarrollado sistemas integrales para su aplicación en aluminio o acero

inoxidable, diseñados para responder a las necesidades de seguridad

requeridas para su proyecto.

Los canceles de baño de vidrio templado cada día más proyectados por los

profesionales arquitectos por su condición de transparencia, limpieza y

concepto minimalista cuentan con una amplia gama de diseños de herrajes y

acabados anticorrosivos que permiten su aplicación sin apenas limitaciones.

2.17. USOS ESPECIALES

a. Vidrio termo endurecido

Se trata de un proceso similar al de temple, pero con menor enfriamiento y

presión. El resultado es un vidrio menos resistente que el templado

(aproximadamente la mitad, pero el doble de resistente que un vidrio sin tratar),

pero que presenta un patrón de rotura mucho más grande y menor nivel de

deformación. Su uso es muy recomendado en paños que estén expuestos muy

directamente a la radiación solar, sobre todo si son coloreados en su masa o

reflectivos.

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b. Vidrio templado laminado

El vidrio laminado consiste en la unión de dos o más hojas de vidrio a través de

la interposición de una o más láminas de polivinilbutiral (PVB), compactado por

medio de distintos procesos de calor y presión, que minimiza las posibilidades

de desprendimiento del vidrio en caso de rotura, evitando así riesgos físicos a

las personas y materiales en su entorno de riesgo por rotura.

Variando la naturaleza, número y espesor de sus componentes (láminas de

vidrio y PVB) se obtienen conjuntos de características diferentes, pudiendo

variar su

resistencia para proporcionar desde una seguridad física hasta una protección

antibala, e incluso lograr composiciones de color personalizadas.

El producto, una vez acabado, puede recibir cualquier manufactura (corte,

taladros, etc.), lo que le convierte en una solución que cubre un amplio abanico

de necesidades, tanto decorativas como arquitectónicas.

El vidrio templado y posteriormente laminado con PVB, resulta un producto con

altísima resistencia al impacto, a los esfuerzos de flexión y a las solicitaciones

de origen térmico. En general se utiliza vidrio termo-endurecido, ya que por su

bajo nivel de ondulaciones se lamina más fácilmente, y su patrón de rotura más

grande le da mayor adherencia al PVB. Su uso es muy difundido en techos y

balaustradas de vidrio estructural empotrado.

Los vidrios laminados de seguridad suponen una excelente barrera de

protección que conserva a su vez la perfecta transparencia del vidrio,

aislamiento acústico y ofrecen ser un buen recurso antivandalismo.

81


c. Esmaltado

Antes de someterlo al proceso de templado, el vidrio puede ser tratado con

esmaltes cerámicos vitrificables, que luego de dicho proceso quedarán

incorporados definitivamente a la masa del cristal. Según como se realice este

tratamiento, el producto final puede ser:

• Vidrio templado opaco Una de las caras del vidrio está completamente

revestida con esmalte, dando como resultado un cristal opaco del color del

mismo, utilizado como revestimiento. Es muy común su utilización como

revestimiento de antepechos en sistemas de muro cortina o piel de vidrio,

debido a que la cercanía de una viga de hormigón o muro impide la disipación

de calor, sobrecargando la temperatura del paño.

• Vidrio serigrafiado A una de las caras del vidrio se le aplica, por estampado

serigráfico, un motivo a uno o varios colores. Este motivo, puede ser un diseño

repetitivo o una trama de puntos o líneas, que además de dar al vidrio una

imagen estética única, permiten controlar la incidencia de la luz solar y la

privacidad. También pueden estamparse motivos unitarios, letras, logotipos,

etc.

d. Doble vidrio con cámara aislante

Formado por dos o más laminas, separadas entre sí por una cámara de aire o

algún otro gas deshidratado. La separación entre las láminas la proporciona un

perfil de aluminio hueco en cuyo interior se introduce el producto deshidratante.

El conjunto permanece totalmente estanco gracias a un sellado que actúa de

barrera contra la humedad. El segundo sellante asegura la adherencia entre las

dos láminas y la integridad del conjunto. El conjunto presenta un bajo

coeficiente de transmisión, lo cual disminuye mucho las pérdidas de calor con

respecto los Vidrios monolíticos. Por otra parte, la superficie interior del

acristalamiento doble permanece siempre a una temperatura próxima a la de la

habitación, aumentando así la sensación de confort para las personas que

permanezcan junto a la ventana y disminuyendo también el riesgo de

condensaciones superficiales en régimen de invierno.

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Como cualquier otro tipo de vidrio plano, el templado puede ser utilizado en

compuestos con cámara de aire. Es muy común su utilización como cara

exterior de DVCA para techos, por su alta resistencia al impacto, combinado

con un vidrio laminado como cara interior.

En zonas de huracanes se recomienda la instalación en ventanas de vidrios

templados en sistemas de doble acristalamiento con cámara intermedia para

elevar las condiciones de resistencia y seguridad sin perder condiciones de

aislamiento térmico o acústico.

También en los sistemas de fijación puntual pueden colocarse paneles de

DVCA con ambas caras templadas. En esos casos se utilizan separadores

especialmente diseñados para garantizar el espesor de la cámara y la

estanqueidad en los agujeros.

e. Como Reconocer Un Vidrio Templado

Los vidrios templados deben ir serigrafiados con un sello cerámico que

autentifica su fabricación conforme a la norma oficial Peruana e identifica al

fabricante como un acto de responsabilidad y una garantía de calidad.

83


CAPITULO III

JABONES

3.1.MOTIVACION:

84


3.2. INTRODUCCION

Se cuenta que fueron los romanos los que descubrieron la saponificación a

partir de los restos de cenizas y sacrificios animales. Que lavando en las aguas

río abajo las ropas quedaban más limpias. Eso es lo que cuentan los italianos.

Los franceses por su parte, cuentan que fueron sus druidas, a partir de grasa

de carnero y cenizas, los que creaban un ungüento a fin de teñir sus cabellos,

que este tenía propiedades detersivas y derivó en el jabón. Pero ya mucho

antes se utilizaban álcalis naturales como el natrón o la potasa procedente de

cenizas con fines de blanqueo y tratamiento de tejidos. Se supone que fueron

los fenicios los que difundieron la utilización de esos productos alcalinos.

85


3. 4 RESUMEN.-

El jabón es un producto que sirve para la higiene personal y para lavar

determinados objetos. Lo podemos encontrar en pastilla, crema o polvo. Este

elemento fue inventado hace miles de años, de echo los sumerios en el año

3000 a.C. ya fabricaban jabón.

Existen varios tipos de jabones, entre ellos el jabón casero o tradicional, el que

utilizamos diariamente; y el jabón antibacteriano, tiene mayor poder

desinfectante por tanto se utilizará más en hospitales y centros quirúrgicos.

Por último, es importante lavarse las manos después de ir al baño, antes y

después de cada comida, y por supuesto al preparar los alimentos.

3.4.-HISTORIA DEL JABON

Fuera como fuere, las primeras noticias que tenemos de la elaboración del

jabón tal y como lo conocemos proceden de los árabes que lo introducen en

Europa a través de al-andalus. Dicen que la primera gran industria jabonera la

implantaron los árabes a finales del siglo XI en Sevilla, en la calle Castilla.

Denominaban a estas fábricas almonas. Mas tarde los cristianos extendieron la

buena costumbre de lavarse, muy rentable por otra parte, a otros países,

instaurándose en Marsella (Francia) y Génova (Italia). En algunos reinos, como

en el castellano, era patrimonio del Rey la producción de jabón y todo el que lo

quería fabricar, utilizar, transportar o vender le pagaba impuestos por ello.

Más tarde aun, se extendió por toda Europa y cobraron importancia las

producciones inglesas y alemanas, siendo estas últimas consideradas las de

mejor calidad a finales del siglo XVI.

Ya a finales del s. XVIII, animado por un concurso público, Leblanc descubre el

método para obtener sintéticamente el carbonato sódico lo que hace que la

industria jabonera prolifere y mejore bastante. A partir de ese momento el arte

86


jabonero se convierte en industria y tanto Leblanc como Solvay desarrollan

métodos para obtener sosa cáustica con lo que el proceso es aun más efectivo.

A principios del s.XIXChevreul determina la naturaleza de las grasas lo que da

pie al perfeccionamiento de la producción del jabón.

En el siglo VII existía una potente industria en España e Italia y fue

precisamente en la ciudad italiana de Savona donde se empezó a elaborar un

jabón de aceite de oliva que también hacían los musulmanes. En el siglo XV

aparece el jabón de Marsella, el precursor de los jabones actuales, preparado

con una mezcla de huesos (ricos en potasio) y grasas vegetales. La industria

jabonera floreció en las ciudades costeras del Mediterráneo, favorecidas por la

abundante presencia del aceite de oliva y la sosa natural. Durante la 2º Guerra

Mundial, los americanos desarrollaron un tipo de jabón que podía utilizarse con

agua del mar, pensando en los marines destinados en el Pacífico: así nació el

jabón dermatológico, el menos agresivo de todos los jabones.

Con las grandes guerras en el siglo XX escasean las grasas tanto animales

como vegetales y se elaboran otros productos sustitutivos del jabón. Los

conocemos generalmente como detergentes. Desde entonces,

fundamentalmente por su rentabilidad, se han ido combinando jabones con

detergentes incluso hasta su sustitución total.

Las ventajas que aporta el jabón natural son fundamentalmente un tratamiento

más suave para la piel y su biodegradabilidad. La ventaja que aporta la

elaboración propia del jabón es la elección de las materias primas y de algunos

aditivos como los aromas, siendo las esencias naturales la mejor fuente

aromática, ya que además tienen propiedades terapéuticas.

87


La fórmula más antigua conocida del jabón, data aproximadamente del 2250

a.C., pero fue en el siglo VII y precisamente en la ciudad italiana de Savona (a

la cual debe su nombre) donde se empezó a elaborar un jabón a base de

aceite de oliva, que también se hacía en España y era conocido como "Jabón

de Castilla". La industria jabonera floreció en las ciudades costeras del

Mediterráneo, favorecidas por la abundante presencia del aceite de oliva y la

sosa natural, procedente de las cenizas de las algas marinas. En el siglo XV

aparece también el conocido "Jabón de Marsella", preparado con una mezcla

de huesos (ricos en potasio) y grasas vegetales. En el siglo XVI el jabón era

extremadamente caro, por lo que su uso no estaba muy difundido. Es por ellos

que no fue realmente hasta el siglo XIX, cuando se expandió el uso del jabón a

lo largo de Europa y el resto del mundo.

Desde entonces hasta ahora, lo que ha evolucionado más en el mundo del

jabón no ha sido tanto su formación como su apariencia. Así los jabones han

pasado de su antiguo tacto rudo y aspecto poco agradable (no olvidemos que

seguían elaborándose con grasas animales impuras y ceniza), a la cuidada

presencia del jabón industrial que conocemos actualmente, o las vistosas

presentaciones de los jabones artesanales de hoy en día.

88


3.5. ¿QUE ES EL JABON Y COMO LIMPIA?

Las palabras jabón y saponificación comparten el mismo antepasado

etimológico:

Sapo, el ungüento limpiador que los antiguos galos preparaban con grasa

animal mezclada con cenizas de madera. La química moderna ha refinado las

materias primas, así como la técnica, pero la fabricación del jabón es

básicamente igual que hace mil años : En una reacción química llamada

saponificación , un ácido graso (de origen animal o vegetal) se combina con

una solución de agua y de un álcali ()hidróxido de sodio o potasio para producir

jabón o glicerina.

¿Por qué limpia el jabón?

El jabón desprende la suciedad (grasa y polvo) de los tejidos o de la piel debido

precisamente a la estructura bipolar de su molécula

El jabón desprende la suciedad (grasa y polvo) de los tejidos o de la piel debido

precisamente a la estructura bipolar de su molécula. Las moléculas del jabón

se orientan al disolverse en el agua de la siguiente manera: la parte hidrófoba

de sus moléculas (la cola) se une a la grasas que se desprenden y quedan

flotando en el agua jabonosa formando pequeñas micelas (partículas cargadas

eléctricamente) que contienen la grasa y el polvo, y, el extremo hidrófilo, la

cabeza, se orienta y se une al agua donde quedan flotando las micelas.

El movimiento durante el proceso de lavado ya sea a mano o a máquina y el

agua caliente favorecen el desprendimiento de las partículas de grasa y que

estas se subdividan.

89


Todo Es Cuestion De Quimica

EL aceite y el agua, como dice el refrán, no se mezclan. Esto supone un

problema para los fabricantes de jabón cuando se añade una solución de lejía

a las grasas, porque todas las reacciones químicas requieren que los dos

reactivos estén en contacto. Esta dificultad se supera con la preparación

química de las grasas. Las grasa y los aceites se componen de triglicéridos tres

moléculas de ácidos grasos unidas a una molécula simple *axial* de glicerol en

una configuración que se parece vagamente a la letra E mayúscula.

Estos triglicéridos son moléculas fuertemente cohesionados, pero incluso las

grasas y los aceites más puros contienen siempre una pequeña proporción de

grasos libres, es decir cadenas de ácidos no unidas a la molécula de glicerol.

Cuando se añade una solución caustica a una grasa. La saponificación se

produce en primer lugar entre estos ácidos grasos libres y el álcali

a. La Composicion Del Jabon

El jabón generalmente es el resultado de la reacción química entre un álcali

(normalmente hidróxido de sodio o de potasio) y algún ácido graso (manteca de

cerdo o aceite de coco) esta reacción se denomina saponificación y consiste en

una reacción química entre un ácido graso y una base o alcalino en la que se

obtiene como principal producto la sal de dicho ácido y de dicha base. Estos

compuestos tienen la particularidad de ser anfipáticos, es decir tienen una parte

polar y otra apolar, con lo cual pueden interactuar con sustancias de

propiedades dispares. Gráficamente explicado, sucedería la siguiente reacción:

Ac. Graso + Alcohol Ester + agua

b. Saponificacion Y Fabricacion De Jabon Solido

El proceso de fabricación de los jabones a partir de triacilgliceroles es

la saponificación:

Se entiende por saponificación la reacción que produce la formación de

jabones. La principal causa es ladisociación de las grasas en un medio

alcalino, separándose glicerina y ácidos grasos. Estos últimos se asocian

inmediatamente con los álcalis constituyendo las sales sódicas de los

90


ácidosgrasos: el jabón. Esta reacción se denomina también desdoblamiento

hidrolítico y es una reacción exotérmica.

La reacción típica es:

ÁCIDOS GRASOS + SOLUCIÓN ALCALINA = JABÓN + GLICERINA

Así es como al mezclar los ácidos grasos (principales componentes de las

grasas animales y de los aceites vegetales) con una solución alcalina (hecha

a partir de una mezcla de agua y un álcali, como por ejemplo la sosa),se

obtiene el jabón (que será realmente suave, porque además el otro

subproducto que se obtiene de esta reacción es la glicerina).

El álcali es imprescindible para que se produzca esa reacción, pero hay que

tener en cuenta que por sí solo es un elemento cáustico muy peligroso, cuyo

manejo implica tomar una serie de precauciones muy importantes para

manipularlo con seguridad. Los álcalis más utilizados en la fabricación del

jabón son la sosa (hidróxido sódico, NaOH) y la potasa (hidróxido potásico,

KOH). Por eso, es necesario tener mucha experiencia y unos conocimientos

muy amplios sobre los álcalis y sus reacciones químicas, para proceder a

realizar una saponificación que ofrezca totales garantías de que el producto

final obtenido no entrañe riesgo alguno para la piel.

Esto no significa que la saponificación sea un proceso terriblemente peligroso,

sino más bien muydelicado de realizar: Así, por ejemplo, si en la reacción

anterior hay un exceso de sosa, el producto resultante será una masa cáustica

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http://3.bp.blogspot.com/_-greIFUOPt8/TEk9he9uTCI/AAAAAAAAB9g/C-uN4QmVD8w/s1600/saponificacion.jpg


inservible; mientras que si por el contrario, la cantidad de sosa es insuficiente,

el producto resultante será una mezcla grumosa de aceites, que en nada se

parecerá tampoco al jabón. Es por eso que para realizar un buen jabón,

perfectamente saponificado, y con unas excelentes cualidades limpiadoras y

emolientes, aparte de una gran experiencia y conocimientos de la

saponificación, se necesita conocer también una serie de tablas con

parámetros y proporciones muy concretas de cada uno de los elementos

que constituyen la reacción, así como su correcta formulación.

c. Tablas De Saponificacion

El conjunto de dichas tablas imprescindibles para la elaborar cualquier tipo de

jabón, es lo que se conoce como tablas de saponificación:

0,134g Aceite de oliva 0,190g Aceite de coco

0,141g Aceite de palma 0,134g Aceite de girasol

0,128g Aceite de ricino 0,136g Aceite de almendras

0,133g Aceite de aguacate 0,135g Aceite de soja

0,136g Aceite de maíz 0,133g Aceite de sésamo

0,069g Aceite de joroba 0,156g Aceite de palmiste

0,132g Aceite de germen de trigo 0,069g Cera de abeja

0,137g Manteca de cacao 0,128g Manteca de karité

Forma de Uso:

Para saber cuánta sosa se necesita para saponificar una cantidad de una

grasa concreta, sólo hay que multiplicar dicha cantidad por el valor

correspondiente que aparece en la tabla. Por ejemplo, para saponificar

totalmente 100g de aceite de oliva (en la tabla su parámetro es de 0,134) basta

multiplicar 100 x 0,134 = 13,4g de sosa necesitaremos.

En el caso de que vayamos a hacer un jabón con diferentes aceites, habría que

buscar la cantidad necesaria de sosa para cada tipo de aceite concreto, y luego

sumarlas todas. También por eso, en las recetas de jabón, si queremos

sustituir un aceite por otro, también habrá que ajustar la cantidad de sosa

necesaria.

92


En los triacilgliceroles del tejido adiposo casi siempre hay dos ácidos grasos

saturados y uno insaturado; la presencia de tres ácidos grasos saturados daría

sólidos a temperatura ambiente y con más de uno insaturado la molécula sería

demasiado fluida para su almacenamiento en la célula como gotas lipídicas

d. Reactividad

Los triacilgliceroles son moléculas bastante inertes químicamente, pero los

ácidos grasos se separan del glicerol mediante hidrólisis alcalina

fuerte,saponificación (véase Jabones y detergentes):

o mediante la acción de las lipasas :

La segunda posibilidad para la fabricación de jabones es la neutralización de

ácidos grasos con álcali. Para ello, primero hay que hidrolizar las grasas y

aceites empleando corrientes a alta presión que separan los ácidos grasos de

93

http://biomodel.uah.es/model2/lip/glosario/glosario.htm#lipasa


la glicerina o glicerol. Después se purifican los ácidos grasos por destilación y

ya se pueden neutralizar con el álcali para dar el jabón.

La dureza del agua se debe a la presencia de sales minerales,

principalmente de calcio y magnesio, pero también de hierro y manganeso.

Estas sales minerales reaccionan con los jabones para dar precipitados

insolubles; por eso la eficacia limpiadora de los jabones se reduce con la

dureza del agua. Otro problema que tienen los jabones es que la baja acidez

de los ácidos grasos hace que sus sales con metales alcalinos sean

ligeramente básicas (pH = 8-9) y cuando el pH de una disolución jabonosa baja

debido a la presencia de contaminantes acídicos, los ácidos grasos precipitan.

3.6 METODOS DE OBTENCION DE LOS JABONES

Primer método: En el primer método se produce la saponificación directamente

sobre el aceite, se hace reaccionar el álcali con la grasa, y se obtiene el jabón y

glicerina.

Este método tiene como desventaja que es más difícil la separación de la

glicerina y el

jabón.

Segundo método: En este método primero se produce la ruptura química de la

grasa, y se obtiene la glicerina y los ácidos grasos; éstos se separan

fácilmente. Luego se

produce la sal del ácido graso y el álcali.

a. Fabricación industrial.

Las materias primas se mezclan con agua hasta que forman una pasta.

94


Después se hace la atomización, que consiste en transformar la pasta en

polvo:

la pasta pasa por un tubo a presión y entra

-------------------------Proceso de fabricación.------------------------------------------

en una gran torre, donde es "rociada" con aire caliente a contracorriente.

El aire evapora el agua de la pasta y se forma el polvo. Algunos de los

ingredientes, que no pueden resistir la temperatura del aire caliente o la

humedad, se añaden al polvo obtenido después de la atomización. A

continuación, el polvo se revuelve en un tambor que gira.

Finalmente, pasa por un cedazo que separa las partículas demasiado finas o

gruesas esto hace un contraste en los diferentes tipos de jabones que

podemos encontrar en los mercados.

b. PRINCIPALES INGREDIENTES PARA FABRICAR EL JABÓN.

Agua.

Para obtener los mejores resultados, debemos utilizar agua de lluvia, destilada,

o agua desmineralizada.

95


Soda cáustica o lejía.

Se trata de una sustancia química, una base muy fuerte llamada hidróxido de

sodio. Si se aspira, ingiere o toma contacto con la piel o los ojos resulta muy

peligrosa.

Nunca debe estar al alcance de niños o animales. También afecta a las ollas de

aluminio.

Debemos tener especial cuidado en la elección de los utensilios y envases a

utilizar para mezclar manejar y conservar la lejía. Utilice cucharas de madera o

de plástico y ollas esmaltadas, de plástico o de cristal. Para protegernos

debemos usar anteojos de trabajo y guantes del caucho al manejar los cristales

de la lejía o la solución de la lejía después de haberla mezclado en el agua.

Disuelva la lejía en agua fría. Cuanto más fría mejor. Nunca vierta el agua en la

lejía. Hacer esto podía hacer que la mezcla estalle. Vierta siempre la lejía en el

agua. Si usted no la revuelve inmediatamente mientras la vierte en el agua, la

lejía se irá al fondo y solidificará rápidamente. De todos modo no es un

problema ya que golpeándola ligeramente con el utensilio de revolver lo

disolverá.

Cuando usted lo mezcla, ocurre una reacción física entre la lejía y el agua que

genera calor (cerca de 80ºC). Pero si usted está haciendo una producción

grande de jabón, la lejía puede incluso comenzar a hervir el agua - con las

pequeñas gotitas del agua de la lejía salpicando su mesada-. Si esto comienza

a suceder, pare de revolver hasta que cese de burbujear. Generalmente, no

toma más que un minuto disolver los cristales de soda cáustica en el agua. Se

dará cuenta porque el agua se podrá relativamente clara. Antes de usar el agua

de la lejía debe enfriarse a la temperatura ambiente antes de agregarla a la

grasa.

Grasas y aceites.

Casi cualquier grasa o aceite se puede utilizar para hacer jabón. Las grasas

para

la fabricación de jabón incluyen las grasas animales tales como sebo (de la

carne vacuna), manteca de cerdo (grasa de cerdo), y los aceites derivados de

diferentes plantas (oliva, maíz, girasol, etc.) y las grasas hidrogenadas. Las

grasas animales tienen diferente dureza, el sebo de vaca es duro, la manteca

96


de cerdo de dureza media y la grasa de pollo más blanda. Se acepta

generalmente que las grasas más duras hacen un jabón mejor.

Hay una multiplicidad de grasas y cada uno trae sus propias calidades únicas

al jabón. Si usted desea saber lo que hará una grasa particular, haga una

producción pequeña solamente de esa grasa y vea qué resultados consigue.

Armado con este conocimiento usted puede mezclar las grasas para dar a su

jabón las calidades que usted desea.

Debe asegurarlo que los materiales grasos estén limpios y libres de impurezas.

No debe ser rancio, tener exceso de sal, ni contener partículas sólidas. La

grasa rancia y sucia puede ser limpiada hirviéndolo por algunos minutos en una

olla grande con cuatro partes de agua por cada parte de grasa. Una ver hervida

déjela enfriar. Una vez solidificada, quite la grasa de la olla en una sola pieza.

Una forma para hacer esto es calentar con agua caliente el exterior del pote,

esto derrite una capa delgada de grasa en el interior de la cacerola y saldrá con

más facilidad. Cuando retire el mazacote de grasa raspe toda la suciedad que

habrá quedado en el fondo de la grasa. Si sigue sucia, repita el proceso de

limpieza otra vez.

3.7.- TIPOS DE JABONES.

a. jabón casero

Es muy fácil reciclar el aceite usado de la cocina para fabricar un excelente

jabón para uso doméstico. Tanto los jabones de tocador como los detergentes

parten de la misma base, la diferencia está en que los jabones se fabrican a

partir de sustancias naturales, como grasas animales y vegetales, mientras que

los detergentes se elaboran a partir de materias primas sintéticas.

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b. Materiles

Aceite comestible usado de cualquier clase: soja, girasol, semillas, oliva. etc.

Hay que pasarlo por un colador muy fino para quitarle las impurezas.

Un Tacho plástico de pintura (25 litros).

Palo de madera para revolver.

Moldes de plástico o tergopol.

Agua.

Soda cáustica. (Hidróxido sódico).

Sal común.

Medio vaso de lavavajillas para darle aroma al jabón.

c. Como Fabricarlo

1. Guardar el aceite usado hasta juntar dos litros y medio.

2. Llenar un tacho con dos litros y medio de agua. Para fabricar panes de jabón

de colores se puede añadir al agua colorante de tortas.

3. En un ambiente ventilado y con la ayuda de un palo, diluir en el agua medio

kilo de soda cáustica y un puñado de sal. Se producirá una reacción química

"exotérmica" (calor) que requiere algunas horas hasta que se enfríe. La soda

cáustica es un material que daña la piel si se pone en contacto directo con ella.

Por eso es recomendable utilizar guantes y lentes protectores.

4. Se vierte lentamente el aceite sobre la mezcla líquida llamada también "lejía

cáustica", revolviendo en forma permanente (siempre para el mismo lado,

porque de lo contrario se puede "cortar" el jabón).

a. Se calienta la mezcla con mechero hasta alcanzar la temperatura de

ebullición y se mantiene durante dos horas este tratamiento a los efectos de

producir la "saponificación" de las grasas. Esta reacción química es la que

combina el sodio de la lejía con los ácidos grasos provenientes de los aceites

para dar forma a una "sal orgánica soluble" que la conocemos como jabón.

b. Si quiere hacer jabón con esencias añada hierbas aromáticas u otros tipos

de aromas naturales después de que la mezcla baje la temperatura a 40ºC.

5. Cuando la mezcla se espesa, se echa en los moldes y se deja endurecer

durante varios días. Si tiene ansiedad por ver como salen los jabones puede

acelerar el proceso colocando algunos panes en el congelador.

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6. Se sacan los jabones de los moldes. También se puede echar la mezcla en

una bandeja grande. Se la deja reposar y antes de que se quede totalmente

dura se corta en pastillas con un objeto cortante común. Para que resulte más

cómodo despegar los moldes se los puede cubrir con aceite.

d. Jabon Antibacteriano

Estos jabones no son recomendados para personas con piel delicada, porque

podría presentar fuertes irritaciones en su piel. Tampoco se recomienda el uso

de estos jabones a niños menores de cinco años, por que en esa edad los

niños tienen una piel muy sensible y podría dañarla.

Los médicos, dentistas y esteticistas, debido a su gran exposición a todo tipo

de bacterias es importante que usen este tipo de jabones, ya que no solo por

su salud; sino también porque podrían pasar estos gérmenes de un paciente a

otro, si no se lavan bien las manos.

e. INGREDIENTES PARA SU PREPARACION.-

100 mililitros de alcohol etílico de 70º ( 13 cucharadas soperas)

1/4 de cucharadita de glicerina pura.

3/4 de cucharadita de carbopol.

1/4 de cucharadita de tietranolamina.

Estos ingredientes se consiguen en las farmacias, droguerías o tiendas donde

vendan materias primas para elaborar cosméticos.

Utensilios que se necesitan para realizar el jabón:

1 recipiente pequeño de vidrio.

1 recipiente (bol) de vidrio de capacidad para un litro

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1 batidor de globo.

1 colador de maya fina (sirven los de cocina que tiene la malla muy cerradita)

1 frasco de plástico con tapa hermética.

1 cuchara cafetera para medir.

1 cuchara sopera para medir.

1gotero.

1 embudo de plástico con boquilla mas o menos grande (opcional).

Se tiene que tener en cuenta que todos los utensilios deben estar bien limpios

al iniciar el trabajo.

Modo de hacer este tipo de jabón:

1. Poner el colador de maya fina sobre el recipiente pequeño de vidrio y verter

sobre el colador el carbopol, tamizarlo son ayuda de una cuchara hasta que se

deshagan los grumos.

2. Vertir 90 mililitros de alcohol (en la receta se pide 100 ml pero es que hay

que reservar un poco del alcohol porque como se verá más adelante tal vez lo

requieras) en el recipiente (bol) con capacidad de un litro y empezar a mover el

alcohol con el batidor de globo con fuerza pero teniendo cuidado de no

derramarlo, agregar lentamente el carbopol tamizado y seguir batiendo para

que no se hagan grumos.

3. Agregar al alcohol con carbopol la glicerina y empezar a batir con

movimientos suaves, incorporando totalmente la glicerina.

4. Cuando se haya disuelto totalmente la glicerina y no queden grumos con el

carbopol, agregar la tietranolamina gota a gota ayudándose del gotero y sin

dejar de agitar suavemente.

5. Verificar la textura del gel, si es demasiado gruesa se puede añadir un poco

más de alcohol.

6. Una vez terminado el gel, vaciarlo con ayuda del embudo o con mucho

cuidado dentro del frasco, cerrarse y está listo para usarse.

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f. Jabones desodorantes

No es hasta el siglo XIX, cuando los científicos descubren el papel de las

bacterias

en el desarrollo del mal olor, que aparecen los primeros desodorantes. El

pionero lo inventaron, cómo no, los americanos:(1888), una crema bactericida

que dio origen a una marca de desodorantes todavía en pleno auge. Su éxito

fue espectacular, algo comprensible teniendo en cuenta que, hasta ese

momento, lo único efectivo para combatir el mal olor consistía en frotar las

axilas con amoníaco diluido en un poco de agua o en impregnarse en perfume,

que mezclado con el sudor producía un olor bastante peor.

El jabón en el baño.

Pero lo más eficaz para luchar contra el mal olor, desde que el mundo es

mundo, ha sido y sigue siendo el baño.

El baño tiene su origen en un rito purificador presente en todas las culturas

desde

el bautismo cristiano hasta la inmersión en las aguas del Ganges. Cada

civilización ha tenido sus ritos: en Grecia, el baño precedía siempre cualquier

ceremonia importante; en Roma se construyeron las temas, piscinas de mármol

comunitarias convertidas en lugar de reunión; los árabes practicaban los baños

más refinados y sibaritas e inventaron el haman, el baño de vapor; en la Edad

Media, los baños públicos eran habituales para la plebe, mientras la

aristocracia se daba "baños turcos", costumbre traída de Oriente por los

cruzados, pero a finales del siglo XIII se prohibió la mezcla de sexos. Durante

el Renacimiento, se puso de moda, impregnarse en de fuertes perfumes que

anulaban el mal olor corporal en lugar de lavarse.

Aunque se puede decir que la bañera como objeto es tan antigua como el

hombre, su utilización masiva empieza en el siglo XIX, con el inicio de la

distribución de agua por cañerías y la instalación de grifos. A partir de ese

momento la industria del jabón alcanza un desarrollo sin precedentes. Los

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jabones fueron haciéndose cada vez más cómodos de utilizar, y a la vez que se

convertían en objeto de

consumo masivo perdían totalmente su calidad, cambiando su formulación

natural por una formulación química similar a la de los detergentes industriales

o domésticos.

Hoy existen jabones para todos los gustos, de todas las calidades y para todos

los bolsillos, jabones con aceites y cremas hidratantes, jabones perfumados,

jabone inodoros, sólidos, con textura de gel o de crema, y hasta las grandes

marcas de l cosmética y de perfumería hacen sus lanzamientos de perfume

acompañándolos de una línea de baño con la misma fragancia.

3.8 EL PH DE LOS JABONES

La remoción excesiva de los lípidos de la piel por el uso de los jabones y

detergentes, puede producir alteraciones cutáneas que se observan tanto en

piel normal como en piel hipersensible y que son de mayor severidad en

aquellas que padecen enfermedades.

Bajo condiciones normales el usuario puede detectar una piel tensa o tirante,

como primer signo antes que se presente descamación. Cuando las funciones

cutáneas están alteradas los signos de inflamación y sequedad se hacen

evidentes.

El potencial irritante de los jabones se atribuye a los siguientes factores:

estructura química, pH, capacidad limpiadora y otros como el color, aroma, etc.

El ph indica la concentración de iones libres en la solución y según su escala, 7

es el punto neutro.

El pH de la piel es ácido, normalmente oscila entre 3.5 a 5.5 y desempeña*

Dermatóloga pediatra. Universidad de Los Andes. Mérida. Instituto Nacional de

Pediatría en México y Universidad Autónoma de México. Hospital Central de

San Cristóbal. Edo. Táchira.

** Bioanalista. Universidad de Los Andes. Hospital Central de San Cristóbal.

Edo. Táchira. Un papel en la bacteriostasis de la superficie cutánea. Sin

embargo un cambio hacia la alcalinidad o acidez excesiva puede provocar

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irritación o modificar la flora que habita en ella, facilitando así la invasión de

gérmenes patógenos. Las barras de jabón con pH alto

Sobresaturan la capacidad buffer dela piel y pueden cambiar su pH hasta 3

unidades, mientras que los de pH neutro pueden hacerlo en menos de 1

unidad.

Los jabones se obtienen de grasas vegetales y/o animales saponificadas y son

alcalinas por naturaleza. Además de los ingredientes limpiadores las barras de

toilet contienen cloruro de sodio, preservativo, colorante y fragancias, siendo

estos componentes esenciales para su fabricación y para las funciones y

ventajas que pretenden ofrecer.

Muchas fábricas agregan sustancias que contrarrestan los efectos irritantes en

la piel como la glicerina, manteca de coco, aceite mineral, lanolina y ácidos

grasos libres (ácido esteárico y de coco. La función de estos últimos es la de

proteger la piel y disminuir el porcentaje de jabón que entra en contacto con la

superficie cutánea.(1-3)

La selección de los jabones comerciales se hace muchas veces al azar, y otras

en razón de sus componentes, su fragancia, el color o el tamaño.

Como médicos al recomendar un jabón para la piel muy sensible o enferma,

indicamos aquellos supuestamente neutros sin tener la certeza de pH que cada

uno posee.

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BILIOGRAFÍA

http://www.cebrace.com.br/v2/es/vidrio/proceso-fabricacion

http://es.slideshare.net/vandus/fabricacin-del-vidrio

http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0718-07642005000300008&script=sci_arttext

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

http://www6.uniovi.es/usr/fblanco/Leccion10.VIDRIO.MateriasPrimas.pdf

http://amevec.mx/

http://acabadosdeconstruccion-vidrios.blogspot.com/

http://www.sunguardglass.es/SunguardProducts/GlassApplications/index.htm

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monografia final 2 editado (1)corregido.docx

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