At what temperature does glass break?
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Let's explore the science behind glass. How can heat cause glass to fracture and what kinds of temperatures does it take?
Los productos de vidrio modernos están fabricados para ser resistentes y soportar tensiones. Cualquier procesador de vidrio que se precie le proporcionará vidrio que aguanta un uso constante antes de que empiece a agrietarse o romperse.
Pero ningún vidrio es irrompible, y el vidrio se rompe por diversas razones. En ocasiones, esto se debe a defectos de fabricación. En algunos casos, el vidrio puede incluso romperse espontáneamente. Sin embargo, la mayoría de las veces, debe someterse a tensión para romperse.
Una de estas tensiones es el calor. La fractura térmica, como se la conoce, ocurre cuando el vidrio se rompe debido al calor. Pero ¿cuánto calor se requiere para romper una lámina de vidrio?
Bueno, si buscas una temperatura precisa, no tienes suerte. Esto se debe a que el calor por sí solo no rompe el vidrio. De hecho, la fractura térmica ocurre cuando la temperatura interactúa con algún componente del vidrio.
You're probably familiar with the phenomenon of pouring boiling water into a cold glass. The sudden change in temperature causes the glass to shatter. It's these
changes in temperature, rather than the temperature itself, that do the damage.
¿Qué es el choque térmico?
La frase "choque térmico" describe lo que le sucede al vidrio cuando experimenta un cambio rápido de temperatura.
La capa exterior del vidrio se expande o contrae más rápido que la interior. Esto genera tensión, y si esta supera la resistencia del vidrio, puede provocar una fractura.
Like we say, there's no precise figure. However, one
source estimates the rapid change required to be in the region of 60°F (about 15°C).
¿Cómo pueden las diferencias de temperatura romper el vidrio?
El choque térmico es rápido. Sin embargo, los cambios de temperatura pueden romper el vidrio sin ser rápidos. Esto puede ocurrir cuando diferentes zonas del vidrio tienen temperaturas diferentes.
Tomemos el caso de un cristal de ventana. Si un lado está expuesto a la luz solar directa y el otro permanece frío, se puede generar tensión. Con el tiempo, esta tensión puede provocar roturas.
¿Cuáles son los diferentes tipos de fracturas térmicas?
Existen dos tipos principales de fracturas térmicas: fracturas de baja energía y fracturas de alta energía.
Las fracturas de baja energía son, con diferencia, los tipos más comunes de fracturas térmicas. Se producen cuando se daña el borde del vidrio. Este daño debilita el vidrio y significa que se requiere menos tensión térmica antes de que se rompa.
Las fracturas térmicas de alta energía son mucho más infrecuentes, ya que requieren altos niveles de estrés térmico. Esto implicaría exponer el vidrio a altos niveles de calor o trasladarlo rápidamente de una temperatura ambiente a otra.
¿Cómo se rompen los diferentes tipos de vidrio bajo el calor?
Los distintos tipos de vidrio se fabrican de forma distinta y tienen distintos niveles de resistencia. El vidrio delgado, por ejemplo, tiende a agrietarse y potencialmente romperse a temperaturas de 150 °C (302 °F) o superiores.
Sin embargo, el vidrio templado se fabrica con un tratamiento térmico especial que lo hace resistente a temperaturas más altas, así como a otras formas de estrés. Esta es una de las razones por las que se clasifica como vidrio de seguridad y se utiliza en lugares que requieren un nivel adicional de resistencia.
Normalmente, la temperatura a la que se rompe el vidrio templado ronda los 240 °C (464 °F). Esto depende, como decimos, de otros factores como las tensiones dentro del vidrio, su tratamiento e incluso aspectos del proceso de fabricación.
Si bien el vidrio templado puede romperse bajo estrés térmico, soporta tres o cuatro veces más calor que el vidrio común.
¿Qué otros factores pueden provocar la fracturación térmica?
Las fracturas térmicas suelen estar causadas por cambios de temperatura. Sin embargo, otros factores pueden contribuir a su aparición.
El primero de ellos son los defectos en el vidrio. Las grietas e impurezas pueden hacerlo más vulnerable a la fracturación térmica cuando cambia de temperatura repentinamente.
Otro factor es la absorción solar. Como todos los materiales, el vidrio absorbe la luz solar. Esto puede alterar la temperatura total del vidrio, o de una parte de él, y contribuir a su rotura.
Por el contrario, la exposición a la sombra puede hacer que algunas partes del vidrio se enfríen más que otras. Esta inconsistencia de temperatura en el vidrio puede, en algunas circunstancias, provocar su rotura.
La resistencia del borde también influye. Si la resistencia a la tracción del borde supera un punto crítico, podría producirse una rotura en determinadas condiciones térmicas.
El lugar de instalación del vidrio también puede influir. Si el vidrio está ubicado cerca de una salida de aire acondicionado o calefacción, esto puede alterar las condiciones térmicas de tal manera que el vidrio se rompa.
Finalmente, está el tipo de marco utilizado, e incluso su color. Un marco puede ser más o menos conductor, lo que modifica la temperatura del vidrio. Por otro lado, los marcos de colores oscuros absorben más calor que los de colores claros, lo que provoca un aumento de temperatura.
¿Por qué el agua caliente hace que el vidrio se rompa?
Hemos mencionado que la temperatura por sí sola no puede romper un panel de vidrio. La causa de la fractura suele ser un cambio de temperatura. Este puede ser un cambio repentino o diferentes temperaturas en distintas partes del vidrio.
Lo mismo ocurre con el agua caliente. El cambio de temperatura puede causar tensión interna, y si ocurre con la suficiente rapidez, esta tensión interna puede provocar la rotura del vidrio.
¿Cómo se puede prevenir la fractura térmica?
La fractura térmica no puede descartarse por completo. Sin embargo, puede mitigarse significativamente durante el proceso de fabricación.
La posibilidad de fracturas térmicas de baja energía suele abordarse puliendo los bordes. Los fabricantes también inspeccionan el producto terminado para detectar defectos que, en determinadas circunstancias, podrían provocar una fractura.
High-energy thermal fractures are also mitigated during the manufacturing process. Some types of glass – including our specialities,
toughened glass and
laminated glass – are heat-strengthened. This helps them maintain structural stability even when experiencing changes in temperature.
ToughGlaze is a UK-based
commercial glass supplier founded in 1993. For more industry insights and tips,
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