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¿Cómo se fabrica el vidrio liso de las ventanas y por qué se vierte sobre un metal fundido?

Categoría: Tecnología

Mira por la ventana: el paisaje se ve sin ondas ni deformaciones, y el vidrio no parece haber sido pulido. En Japón este método se llama «float» (flotar); en español se conoce como vidrio flotado o vidrio float. La respuesta corta: el vidrio fundido se vierte sobre estaño líquido, y como la superficie de un líquido en reposo es horizontal y lisa, el vidrio que descansa encima queda liso por abajo y, al enfriarse despacio, también por arriba [1][2]. En el resto del artículo verás por qué se usa estaño, cómo se decide el grosor y por qué inventar esto llevó años.

1. Cómo se hace una lámina lisa vertiendo vidrio sobre estaño líquido

Primero se calientan arena y otras materias primas en un horno, a unos 1.500 °C, hasta que se funden. Después el vidrio se deja estabilizar a unos 1.200 °C y se vierte sobre un baño de estaño también fundido [3]. El estaño es más denso que el vidrio y no se mezcla con él, así que el vidrio flota [1].

Piensa en una bañera o una piscina sin movimiento: el agua queda tan lisa como si le hubieran pasado una regla. Con el estaño fundido ocurre algo parecido. El vidrio se apoya en esa superficie plana y su cara inferior la copia; la cara superior se alisa mientras el vidrio, todavía caliente, avanza despacio y se enfría. Sin lijar ni pulir, las dos caras salen lisas y paralelas [1][2]. (Ojo con la imagen: este «baño» no se parece a una bañera, porque es metal a más de 600 °C.)

Esta es la respuesta a la pregunta del título. Lo que sigue explica los detalles y la historia.

2. Por qué se usa estaño y cómo se evita que se estropee

El agua no sirve para esto: se evaporaría al instante. Un metal fundido sí aguanta el calor, pero tiene que ser más denso que el vidrio y no mezclarse con él. El estaño cumple ambas condiciones [1]. Según una enciclopedia abierta que no es una fuente primaria, además hierve a una temperatura mayor que la de fusión del vidrio y casi no se evapora a la temperatura del proceso [3].

Dentro del baño, el vidrio se enfría poco a poco, desde unos 1.100 °C a la entrada hasta unos 600 °C, cuando ya está lo bastante rígido para subirlo a unos rodillos [3]. Esas cifras proceden de una sola fuente de consulta general; tómalas como orden de magnitud.

Hay un problema: con aire caliente, el estaño se oxida y forma una costra de óxido de estaño que se pega al vidrio. Para evitarlo, el espacio sobre el baño se llena de un gas protector de nitrógeno e hidrógeno, a una presión algo mayor que la exterior [3]. Al salir del baño, la lámina cruza un horno largo, llamado horno de recocido, donde se enfría despacio para que no quede tensionada ni se rompa; después se corta [3].

3. Cómo se decide el grosor del vidrio

Al caer sobre el estaño, el vidrio se extiende sobre el estaño y se va adelgazando, pero no sin límite. Se detiene cuando se equilibran la gravedad y la tensión superficial. Ese grosor natural se llama grosor de equilibrio y es de unos 6,8 mm [1]. (Una nota del mismo trabajo recuerda que se suelen dar 6 o 7 mm, según el vidrio y las condiciones.)

Para hacer vidrio más fino se tira de la cinta con rodillos más rápidos, pero eso también la estrecha. Por eso unos rodillos ranurados e inclinados, colocados sobre el baño, sujetan los bordes y mantienen el ancho [1]. Para hacer vidrio más grueso se ponen en los bordes del baño guías de carbono, que el vidrio no moja, y que impiden que se extienda hacia los lados [1]. Con estos recursos se fabrican láminas de 2 a 19 mm de grosor y de unos 2,5 a 4 m de ancho [1].

Una casualidad ayudó: cuando se desarrolló el método, la mitad del mercado del vidrio pulido tenía 6 mm de grosor. Como el grosor natural es 6,8 mm, bastó con acelerar un poco los rodillos para conseguirlo. [1]

4. Cómo se hacía antes el vidrio liso y por qué tardó años en conseguirse el método actual

Antes, para obtener vidrio plano y de buena calidad había que fabricar una lámina en bruto y después desbastarla y pulirla con máquinas. Era caro y se desperdiciaba mucho material [1][2].

La idea de usar un baño de metal fundido no era nueva: en 1902 se patentaron en Estados Unidos dos métodos parecidos, pero no existía entonces la tecnología para fundir y formar vidrio de manera continua, y quedaron en idea [1]. El inventor del método actual fue Alastair Pilkington, de la empresa británica Pilkington Brothers [1]. Según su empresa, necesitó siete años de trabajo, con muchos contratiempos y un coste muy superior al previsto, y la dirección tuvo que atreverse a seguir apoyándolo [2].

Las fechas dependen de la fuente. Un trabajo de la Universidad de Tokio sitúa la invención en 1952 y el anuncio mundial del éxito en 1959 [1]. Una enciclopedia abierta habla de un desarrollo entre 1953 y 1957 y de ventas rentables desde 1960 [3]. Lo seguro es que pasaron varios años, y que la empresa empezó a conceder licencias a otras en 1962 [1].

Poco a poco, el vidrio flotado sustituyó al vidrio pulido y también al vidrio de ventana de los métodos antiguos [1].

5. Cómo comprobar tú mismo que el vidrio es liso y el agua también

Llena de agua una botella de plástico transparente y inclínala: aunque la botella gire, la superficie del agua se mantiene horizontal. Ese comportamiento de los líquidos es la base del método.

Después mira una ventana desde un lado, en ángulo, y fíjate en si el paisaje se deforma. Con vidrio flotado, la deformación suele ser mínima. Algunos vidrios no se hacen así: el trabajo de Tokio explica que el vidrio armado (con malla metálica) no se puede fabricar por este método y se hace por laminado entre rodillos [1]. Puedes comparar distintos vidrios de tu casa y de tu colegio. No toques los bordes de un vidrio roto.

Para ir a la fuente original, el artículo de Pilkington de 1969 en Proceedings of the Royal Society A (volumen 314) aparece citado en las demás fuentes. Aquí no lo hemos leído directamente.

Fuentes

  1. Ogami, M. (2008), «Evolución de las técnicas de formado del vidrio plano: el auge del proceso float», Documento de trabajo n.º 237, Centro de Investigación de Gestión de la Manufactura, Universidad de Tokio https://merc.e.u-tokyo.ac.jp/mmrc/dp/pdf/MMRC237_2008.pdf (En japonés; se leyó el texto completo. Mecanismo, grosor de equilibrio de 6,8 mm, rango de 2 a 19 mm, patentes de 1902, fechas y licencias. Es un documento de trabajo, no un artículo revisado. Las fuentes no coinciden en el coste: el texto da unos 4 millones de libras y una nota, citando la conferencia de Pilkington de 1969, 7 millones; por eso no damos cifra.)
  2. Pilkington, «Sir Alastair Pilkington» https://www.pilkington.com/en/gbl/knowledge-hub-selection/architectural-and-technical-glass-knowledge-hub/learn-about-glass-technology/sir-alastair-pilkington (En inglés; es la página de la propia empresa. Solo se leyó el comienzo del texto: los siete años de trabajo, los contratiempos, el coste y la decisión de conceder licencias. La afirmación sobre el vidrio liso y el coste de los métodos antiguos se apoya en la fuente [1].)
  3. Wikipedia en inglés, «Float glass» https://en.wikipedia.org/wiki/Float_glass (En inglés; obra de consulta general. Temperaturas (1.500, 1.200, 1.100 y 600 °C), gas protector, horno de recocido y fechas de 1953 a 1960. La sección de fabricación indica que se apoya en una sola fuente, por eso damos las cifras como orientativas.)