Vidrio con tratamiento térmico

Tratamiento térmico para mayor seguridad y durabilidad

Muchos de los edificios más llamativos e impresionantes del mundo están construidos con grandes extensiones de vidrio.Pero estas obras maestras de la arquitectura por lo general necesitan vidrios que hayan recibido tratamiento térmico para garantizar la seguridad y durabilidad. Existen dos tipos de procesos para el tratamiento térmico de los vidrios: termoendurecimiento y templado. Ambos procesos se desarrollan en el mismo equipo y consisten en calentar el vidrio a aproximadamente 1200° F (650° C), y luego someterlo a un enfriamiento forzado para generar la compresión de la superficie y los bordes. El proceso que requiere cada vidrio depende de su aplicación específica.

Vidrio templado

El vidrio templado, que también se conoce como vidrio de seguridad, generalmente se emplea para garantizar la seguridad de los ocupantes en casos donde exista la posibilidad de que, al romperse, los fragmentos del vidrio salgan expulsados y lastimen a las personas, por ejemplo en caso de incendio, explosión, tornados o huracanes.Se debe usar en las puertas de patios, puertas de ingreso, paneles fijos y otras ubicaciones riesgosas. Al romperse, el vidrio templado se fragmenta en miles de trozos pequeños.  

Para producir vidrio templado, el vidrio se vuelve a calentar hasta unos grados antes de alcanzar el punto de fusión y se enfría rápidamente con aire (proceso de revenido) para aumentar la compresión de la superficie y de los bordes del vidrio.El proceso de templado permite obtener un vidrio de cuatro a cinco veces más resistente y seguro que un vidrio recocido o sin tratar. Por lo tanto, es poco probable que un vidrio templado sufra rotura de puente térmico.

Vidrio termoendurecido

El vidrio termoendurecido generalmente se utiliza cuando se necesita una mayor resistencia contra la presión del viento, el estrés térmico o ambos, pero no es necesario que estalle en forma segura como en el caso del vidrio templado. El vidrio termoendurecido se usa comúnmente en vidrios de entrepiso. Una ventaja del vidrio termoendurecido es que, al romperse, los fragmentos producidos tienen un tamaño y una forma que se asemejan más a los del vidrio recocido, por lo que tienden a permanecer más tiempo en la abertura que las partículas del vidrio templado. Si bien el vidrio termoendurecido NO es un acristalamiento de seguridad de acuerdo con los códigos de construcción, la forma en que se rompe evita que el vidrio caiga y lastime a alguien.

Para fabricar vidrio termoendurecido, el vidrio se vuelve a calentar hasta unos grados antes de alcanzar el punto de fusión y luego se enfría con aire más lentamente que en el caso del vidrio templado.Este proceso de enfriamiento más lento genera una compresión en la superficie que prácticamente duplica la resistencia respecto del vidrio recocido o sin tratar.

Los requerimientos de especificación respecto de las normas de la industria para los vidrios templados o con tratamiento térmico son ASTM C1048 y ANSI Z97.1, así como la Comisión de Seguridad de Productos de Consumo 16 CFR sección 1201.Para el vidrio termoendurecido, se exige una compresión de superficie de 3500 a 7500 psi sin requerimiento de compresión para los bordes. El vidrio templado tendrá ya sea una compresión de superficie mínima de 69 MPa (10,000 psi) o una compresión de borde no inferior a 67 MPa (9,700 psi).

PPG procesa los vidrios templados y termoendurecidos en sus plantas de Carlislie, Pennsylvania, Wichita Falls, Texas y Barrie, Ontario, Canadá.

Efectos del tratamiento térmico de vidrios

Tanto en el caso del termoendurecimiento como del templado, es posible que se produzca una distorsión óptica de la imagen.La distorsión en el vidrio se produce por diversas razones, como la presión del acristalamiento, la resistencia al viento, los cambios de temperatura y presión barométrica, o incluso por las diferencias de altitud entre el lugar donde se fabrica el vidrio y el lugar de instalación. La distorsión en el vidrio puede producirse por anisotropía (patrones de tensión) en el vidrio con tratamiento térmico o por patrones de interferencia durante la fabricación de unidades de vidrio aislante. Debido a su alta fluidez a altas temperaturas, el vidrio también es inherentemente susceptible a deformarse, combarse o desarrollar ondas de rodillo durante el tratamiento térmico.

Para minimizar el posible impacto de la distorsión en el vidrio propia de los procesos de tratamiento térmico:

  • Todos los vidrios con tratamiento térmico de un proyecto determinado deben producirse en el mismo equipo, con los mismos parámetros de procesamiento.
  • Se debe usar vidrio más grueso, ya que es menos propenso a distorsionarse.
  • El vidrio con tratamiento térmico se debe orientar de manera que la onda del rodillo [la onda periódica que se imparte al vidrio durante el tratamiento térmico, medida por la distancia entre la cresta y el valle] quede paralela al alféizar de la ventana.

Calidad óptica y planicidad del vidrio con tratamiento térmico

Si bien la planicidad del vidrio con tratamiento térmico es un factor que interviene tanto en su aspecto como en su calidad óptica, otros factores, como la onda de rodillo, son más determinantes.Es por esto que no existe una norma industrial para la planicidad de los vidrios con tratamiento térmico. La especificación común de planicidad para el vidrio con tratamiento térmico es de 0,005 pulgadas (0,1 milímetro) o menos en un área de 12 pulgadas (30 cm); sin embargo, a partir de la incorporación de la inspección electrónica en línea, PPG recomienda especificar la planicidad de los vidrios con tratamiento térmico con un cálculo mediante fórmula o clasificación de mili dioptría. La clasificación de mili dioptría se calcula factorizando el diámetro del rodillo y la distancia, en el centro, entre los rodillos para llegar a un valor expresado como una tolerancia +/-. Una tolerancia de +/- 120 en más del 90 por ciento de la superficie del vidrio sería un ejemplo de alta exigencia de planicidad para edificios comerciales de gran tamaño y limitaría las opciones de los potenciales proveedores.

Método heat-soaking

El heat-soaking es un proceso usado para reducir la incidencia de las roturas espontáneas originadas por las inclusiones poco frecuentes de sulfuro de níquel (NiS) o los daños de fabricación del vidrio templado antes de su traslado al campo. Consiste en colocar el vidrio templado en una cámara y elevar la temperatura hasta aproximadamente 550° F (290° C) para acelerar la expansión del sulfuro de níquel y provocar la rotura del vidrio en la cámara, evitando así que se rompa una vez en el campo.

La mayoría de los expertos coinciden en que el método de heat-soaking no garantiza que se elimine totalmente la posibilidad de rotura espontánea. Además, el proceso puede provocar otros riesgos.
Consulte el documento técnico TD-138 de PPG para obtener información más completa sobre este tema.

Vidrios con tratamiento térmico Herculite® y Hestron® de PPG

Herculite abarca cualquier vidrio templado profesionalmente por PPG. Todos los vidrios de PPG están disponibles con la marca Herculite. Sólo los vidrios templados por PPG vienen identificados con la marca exclusiva Herculite.

Hestron abarca cualquier vidrio termoendurecido profesionalmente por PPG. Todos los vidrios de PPG están disponibles con la marca Hestron. Sólo los vidrios termoendurecidos por PPG vienen identificados con la marca exclusiva Hestron.

Herculite y Hestron son marcascomercialesregistradas de PPG Industries Ohio, Inc.

Boletines técnicos

PPG cuenta con diversos documentos técnicos relacionados con los vidrios termoendurecidos y templados:

TD-113 Por qué los vidrios recocidos, termoendurecidos y templados tienen el mismo grado de deflexión - Un análisis de la rigidez del vidrio y las características de deflexión de los vidrios recocidos, termoendurecidos y templados.

TD-115 Anisotropía en el vidrio templado y termoendurecido - Un análisis de la anisotropía visual en el vidrio templado y termoendurecido, y cómo y por qué se produce.

TD-124 Fabricación del vidrio con tratamiento térmico - Recomendaciones de PPG relacionadas con la fabricación de vidrio templado y termoendurecido.

TD-138 Vidrio con tratamiento térmico para acristalamiento arquitectónico - Análisis sobre el uso apropiado del vidrio templado y termoendurecido, y la posibilidad de rotura espontánea. Analiza el uso del método heat-soaking para el vidrio templado. Ofrece recomendaciones de PPG.