El vidrio templado o templado es un tipo de vidrio de seguridad procesado mediante tratamientos térmicos o químicos controlados para aumentar su resistencia en comparación con el vidrio normal. El templado pone las superficies exteriores en compresión y el interior en tensión . Tales tensiones hacen que el vidrio, cuando se rompe, se rompa en pequeños trozos granulares en lugar de astillarse en fragmentos irregulares como lo hace el vidrio recocido ordinario . Es menos probable que los trozos granulares causen lesiones.
El vidrio templado se utiliza por su seguridad y resistencia en una variedad de aplicaciones, incluidas ventanas de vehículos de pasajeros (aparte del parabrisas), puertas de ducha, acuarios, puertas y mesas de vidrio arquitectónico, bandejas de refrigeradores, protectores de pantalla de teléfonos móviles, componentes de vidrio a prueba de balas y máscaras de buceo. y platos y utensilios de cocina.
El vidrio templado es aproximadamente cuatro veces más resistente que el vidrio recocido. [1] [2] La contracción más rápida de la capa exterior durante la fabricación induce tensiones de compresión en la superficie del vidrio equilibradas por tensiones de tracción en el cuerpo del vidrio. El vidrio totalmente templado de 6 mm de espesor debe tener una compresión superficial mínima de 69 MPa (10 000 psi) o una compresión de borde de no menos de 67 MPa (9 700 psi). [3] Para que se considere vidrio de seguridad , la tensión de compresión de la superficie debe exceder los 100 megapascales (15.000 psi). Como resultado del aumento de la tensión superficial, cuando se rompe, el vidrio se rompe en pequeños trozos redondeados en lugar de fragmentos afilados y dentados.
Las tensiones superficiales de compresión dan al vidrio templado una mayor resistencia. El vidrio recocido casi no sufre tensiones internas y suele formar grietas microscópicas en su superficie. La tensión aplicada al vidrio puede impulsar la propagación de grietas que, una vez iniciada, concentra la tensión en la punta de la grieta provocando la propagación de grietas a la velocidad del sonido a través del vidrio. [ cita necesaria ] En consecuencia, el vidrio recocido es frágil y se rompe en pedazos irregulares y afilados. [4] Las tensiones de compresión en la superficie del vidrio templado contienen defectos, impidiendo su propagación o expansión.
Cualquier corte o pulido debe realizarse antes del templado. El corte, el esmerilado y los impactos bruscos después del templado harán que el vidrio se rompa.
El patrón de tensión resultante del templado se puede observar mirando a través de un polarizador óptico , como un par de gafas de sol polarizadas.
El vidrio templado se utiliza cuando la resistencia, la resistencia térmica y la seguridad son consideraciones importantes. Los vehículos de pasajeros, por ejemplo, cumplen los tres requisitos. Dado que se almacenan al aire libre, están sujetos a calentamiento y enfriamiento constantes, así como a cambios dramáticos de temperatura durante todo el año. Además, deben resistir pequeños impactos de restos de la carretera , como piedras, así como accidentes de tráfico. Debido a que los fragmentos de vidrio grandes y afilados presentarían un peligro adicional e inaceptable para los pasajeros, se utiliza vidrio templado para que, si se rompen, los pedazos sean desafilados y en su mayoría inofensivos. El parabrisas o parabrisas es en cambio de vidrio laminado , que no se hace añicos al romperse mientras que las ventanillas laterales y el parabrisas trasero históricamente han sido de vidrio templado. Algunos vehículos de lujo más nuevos tienen ventanas laterales laminadas para cumplir con las normas de retención de ocupación, con fines antirrobo o con fines de insonorización.
Otras aplicaciones típicas del vidrio templado incluyen:
El vidrio templado también se utiliza en edificios para ensamblajes sin marco (como puertas de vidrio sin marco), aplicaciones con carga estructural y cualquier otra aplicación que se volvería peligrosa en caso de impacto humano. Los códigos de construcción en los Estados Unidos requieren vidrio templado o laminado en varias situaciones, incluidos algunos tragaluces, vidrio instalado cerca de puertas y escaleras, ventanas grandes, ventanas que se extienden cerca del nivel del piso, puertas corredizas, ascensores, paneles de acceso del departamento de bomberos y vidrio instalado cerca. piscinas. [5]
El vidrio templado también se utiliza en el hogar. Algunos muebles y electrodomésticos comunes que utilizan vidrio templado son puertas de ducha sin marco, tableros de mesa de vidrio, estantes de vidrio, gabinetes de vidrio y vidrio para chimeneas.
"Borde templado" indica que un área limitada, como el borde del vaso o plato, está templada y es popular en el servicio de alimentos. También hay variantes totalmente templadas para mayor resistencia y resistencia al choque térmico. Algunos países especifican requisitos al respecto.
El vidrio templado también ha experimentado un mayor uso en bares y pubs, particularmente en el Reino Unido y Australia, para evitar que los vidrios rotos se utilicen como arma . [6] [7]
Algunas formas de vidrio templado se utilizan para cocinar y hornear . Los fabricantes y marcas incluyen Glasslock, Pyrex , Corelle y Arc International . Este es también el tipo de vidrio que se utiliza para las puertas de los hornos.
La mayoría de los dispositivos móviles con pantalla táctil utilizan algún tipo de vidrio templado (como Gorilla Glass de Corning ), pero también hay protectores de pantalla templados separados para dispositivos con pantalla táctil que se venden como accesorio. [8]
El vidrio templado se puede fabricar a partir de vidrio recocido mediante un proceso de templado térmico. El vidrio se coloca sobre una mesa de rodillos y lo lleva a través de un horno que lo calienta muy por encima de su temperatura de transición de 564 °C (1047 °F) a alrededor de 620 °C (1148 °F). A continuación, el vidrio se enfría rápidamente con corrientes de aire forzadas mientras la parte interior permanece libre para fluir durante un breve periodo de tiempo.
Un proceso de endurecimiento químico alternativo implica forzar la compresión de una capa superficial de vidrio de al menos 0,1 mm de espesor mediante el intercambio iónico de los iones de sodio en la superficie del vidrio con iones de potasio (que son un 30% más grandes), mediante la inmersión del vidrio en un baño de nitrato de potasio fundido . El endurecimiento químico da como resultado una mayor tenacidad en comparación con el templado térmico y puede aplicarse a objetos de vidrio de formas complejas. [9]
El vidrio templado debe cortarse a medida o presionarse para darle forma antes de templarlo y no se puede volver a trabajar una vez templado. El pulido de los bordes o la perforación del vidrio se realiza antes de que comience el proceso de templado. Debido a las tensiones equilibradas en el vidrio, el daño a cualquier porción eventualmente resultará en que el vidrio se rompa en pedazos del tamaño de una miniatura. El vidrio es más susceptible a romperse debido al daño en su borde, donde la tensión de tracción es mayor, pero también puede romperse en caso de un impacto fuerte en el centro del vidrio o si el impacto es concentrado (por ejemplo, el vidrio se golpea con una punta endurecida).
El uso de vidrio templado puede representar un riesgo para la seguridad en algunas situaciones debido a la tendencia del vidrio a romperse por completo ante un impacto fuerte en lugar de dejar fragmentos en el marco de la ventana. [10]
La superficie del vidrio templado presenta ondas superficiales causadas por el contacto con rodillos aplanadores, si se formó mediante este proceso. Esta ondulación es un problema importante en la fabricación de células solares de película delgada. [11] El proceso de vidrio flotado se puede utilizar para proporcionar láminas de baja distorsión con superficies muy planas y paralelas como una alternativa para diferentes aplicaciones de acristalamiento. [12]
La rotura espontánea del vidrio es un fenómeno por el cual el vidrio templado (o templado) puede romperse espontáneamente sin ningún motivo aparente. Las causas más comunes son: [13] [14]
Cualquier problema de rotura tiene consecuencias más graves cuando el vidrio se instala en lo alto o en zonas públicas (como en edificios de gran altura). Se puede aplicar una película de seguridad para ventanas a los paneles de vidrio templado para protegerlos contra caídas. Una precaución pasada de moda era instalar mamparas metálicas debajo de los tragaluces.
A Francois Barthelemy Alfred Royer de la Bastie (1830-1901) de París, Francia, se le atribuye haber desarrollado por primera vez un método para templar vidrio [16] enfriando vidrio casi fundido en un baño caliente de aceite o grasa en 1874, el método patentado en Inglaterra. el 12 de agosto de 1874, número de patente 2783. El vidrio templado a veces se conoce como vidrio Bastie en honor a De la Bastie. En 1877, el alemán Friedrich Siemens desarrolló un proceso diferente, a veces llamado vidrio comprimido o vidrio Siemens, produciendo un vidrio templado más fuerte que el proceso Bastie presionando el vidrio en moldes fríos. [17] La primera patente sobre un proceso completo para fabricar vidrio templado fue propiedad del químico Rudolph A. Seiden , quien nació en 1900 en Austria y emigró a los Estados Unidos en 1935. [18]
Aunque el mecanismo subyacente no se conocía en ese momento, los efectos del vidrio "templado" se conocen desde hace siglos. Aproximadamente en 1660, el príncipe Rupert del Rin llamó la atención del rey Carlos II sobre el descubrimiento de lo que ahora se conoce como " Gotas del Príncipe Rupert " . Se trata de trozos de vidrio en forma de lágrima que se producen dejando caer una gota de vidrio fundido en un balde de agua, enfriándolo rápidamente. Pueden resistir un golpe de martillo en el extremo bulboso sin romperse, pero las gotas se desintegrarán explosivamente en polvo si el extremo de la cola sufre un mínimo daño.
{{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )Sin embargo, el valor de seguridad del vidrio templado es cuestionable.
Aunque resiste un ladrillo o una roca, es susceptible a instrumentos afilados como picahielos o destornilladores.
Cuando se ataca de esta manera, el vidrio templado tiende a arrugarse fácil y silenciosamente, sin dejar bordes afilados.
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)consultado el 28 de febrero de 2015.