Cómo la arena se convierte en vidrio
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La mayoría de nosotros sabemos que el vidrio está hecho de arena. ¿Pero cómo exactamente? Aprenda todo al respecto en nuestra guía rápida.
Visite el desierto cerca de Alamogordo, Nuevo México, y podrá encontrarse con una sustancia vidriosa de color verde conocida como trinitita.
La trinitita es el residuo que quedó después de que Estados Unidos probara la bomba nuclear Trinity en julio 1945. El calor era tan intenso que la arena se convirtió en vidrio.
Este ejemplo histórico ilustra un aspecto básico de la producción de vidrio: arena más calor es igual a vidrio. Pero para fabricar vidrio comercial, es necesario añadir más ingredientes, y se puede hacer sin una explosión nuclear (por suerte).
¿Qué tan caliente es caliente?
Si alguna vez has caminado por una playa en un día caluroso de verano, sabrás que la arena puede calentarse bastante. Pero un calor abrasador nunca será suficiente para derretir la arena, el primer paso para convertirla en vidrio.
No, to melt sand you need extreme heat: around 1,700°C (3,092°F). That's the temperature of a
spacecraft returning to Earth.
Digámoslo de esta manera: si desea fabricar vidrio, necesitará un horno más grande que su cocina pueda proporcionarle.
¿Por qué la arena se convierte en vidrio?
La transformación de la arena en vidrio pasa por dos etapas: calor extremo y luego enfriamiento rápido.
La arena tiene una estructura cristalina. Está compuesta por minúsculos cristales de cuarzo que a su vez están formados por moléculas de dióxido de silicio (o "sílice").
El calor extremo afecta a estas moléculas. Cuando la arena se derrite, pierde esta estructura cristalina y adquiere una nueva, que se encuentra entre el estado líquido y el sólido.
Es posible que hayas oído a la gente decir que el vidrio es un líquido. Esto se basa en un viejo concepto erróneo sobre la fabricación de ventanas.
Es cierto, sin embargo, que antes de solidificarse, el vidrio existe en una especie de limbo molecular, un estado intermedio que los científicos llaman "sólido amorfo".
¿Con qué se mezcla la arena para hacer vidrio?
Se puede fabricar vidrio simplemente calentando y luego enfriando rápidamente la arena, pero los fabricantes comerciales añaden algunos ingredientes especiales.
Take one vat of sand. Add waste glass from recycling. Stir in some soda ash (sodium carbonate) and a dash of limestone (calcium carbonate). Prepare on a high heat and
voila! You have glass that's ready for market.
Algunos fabricantes añaden colorantes y agentes refinadores. Pero, independientemente de quién esté a cargo del proceso, los ingredientes esenciales son arena, carbonato sódico y piedra caliza.
El carbonato de sodio cumple la importante función de reducir el punto de fusión de la arena. ¿Por qué? Porque el calor extremo es extremadamente caro y genera desperdicios. Al reducir el punto de fusión, los fabricantes pueden fabricar vidrio de una manera más eficiente energéticamente.
Sin embargo, esto crea un problema. El punto de fusión más bajo implica que la arena podría disolverse al contacto con el agua. La piedra caliza es un estabilizador que se añade para contrarrestar esto.
¿Cómo se forma el vidrio?
Una vez derretida la arena, puedes prepararla de diferentes maneras. Si quieres hacer una botella u otro recipiente, por ejemplo, puedes verter el vidrio líquido en un molde y enfriarlo rápidamente.
O si se desea crear un panel plano para una ventana, se flota. Esto implica introducir el vidrio fundido en un baño de estaño.
Si te imaginas una bañera de estaño, piénsalo de nuevo. Esta bañera está llena de estaño fundido. El estaño fundido es más denso que el vidrio, lo que permite que este flote en la superficie.
Flotando sobre un mar de estaño fundido, el vidrio forma una cinta perfectamente lisa. La temperatura se reduce lentamente hasta que se puede sacar del baño.
Además de moldes y baños de estaño, existe el clásico soplado de vidrio, un proceso que apenas ha cambiado desde el siglo I a. C. Es increíble pensar que las esculturas de vidrio venecianas, por ejemplo, se crearan únicamente con vidrio y aliento humano.
¿Se puede fabricar vidrio sin arena?
At the University of Cincinnati, Carlos Co and his colleagues made a fascinating
discovery. They managed to make a kind of glass out of just sugar, oil and a surfactant – no sand needed.
La mezcla se agitó, se calentó a 250 grados y luego se enfrió. El resultado es una especie de emulsión, pero como contiene azúcar, no agua, es dura como un caramelo, en lugar de pegajosa como la mayonesa.
Co and Co. cree que podría utilizarse en las industrias alimentaria, farmacéutica y de tecnología óptica. Pero, por ahora, el vidrio que vemos a diario seguramente se habrá fabricado con arena.
¿Para qué más se utiliza la arena?
Además de ser parte integral de la fabricación del vidrio, la arena se utiliza en una sorprendente cantidad de formas.
No siempre se ha usado para bien. En la época clásica y medieval, se calentaba y se vertía sobre los enemigos invasores.
En términos más positivos, es un componente principal de otros tres materiales de construcción: ladrillo, adobe y hormigón. También se mezcla con cemento y cal para crear mortero de construcción.
¿Alguna vez has visto paredes, techos y suelos con una textura intencionadamente áspera? Probablemente se deba a que se pintaron con una mezcla de arena y pintura.
Hasta ahora, todo era cotidiano. ¿Pero sabías que también se ha usado arena para construir arrecifes e islas artificiales?
Hay muchos más usos, pero le dejaremos uno que es muy querido por aquí en ToughGlaze: el arenado.
Esto se hace aplicando arena a una lámina de vidrio, creando un efecto blanco lechoso. Puedes aplicar arena a toda la lámina para vidrio tintado o grabar logotipos y otros elementos visuales en la superficie con una plantilla.
El arenado no siempre se realiza con vidrio; a veces, los procesadores utilizan cáscaras de nuez trituradas. Pero, como su nombre indica, la arena suele ser el material predilecto para este proceso.
Sandblasted glass is often used for privacy in bathrooms and front doors. But you can also see sandblasted designs in offices and other commercial spaces.
Así que aquí lo tienen: un breve recorrido por el papel esencial que desempeña la arena en la producción de vidrio. Esperamos que les haya dado algo en qué pensar.
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