Cómo hacer vidrio

Fabricar vidrio es un proceso muy antiguo, cuya evidencia arqueológica data de antes del 2500 a.C.^{[1]
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Fuente de investigación} Considerada alguna vez un arte raro y apreciado, la fabricación de vidrio se ha convertido en una industria común. Los productos hechos de vidrio se usan en comercios y en casas en forma de envases, aislantes, fibras de refuerzo, lentes y arte decorativo. Si bien los materiales que se emplean pueden variar, el proceso general para hacer vidrio es el mismo y se describe a continuación.

Método 1

Método 1 de 2:
Utilizar un horno

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Consigue arena de sílice. Conocida también como arena de cuarzo, la arena de sílice es el ingrediente principal en la fabricación de vidrio. El vidrio que no contiene impurezas de hierro es necesario para la fabricación de piezas de vidrio transparente. Esto se debe a que el hierro presente hace que el vidrio adopte un color verdoso.
- Si vas a manipular arena de sílice de granos sumamente finos, es mejor utilizar una mascarilla, ya que, si la inhalas, puede irritar tu garganta y pulmones.
- Puedes encontrar la arena de sílice en tiendas en línea. No es muy costosa y en pequeñas cantidades no debe costar más de 20 dólares.^{[2]
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  Fuente de investigación} Si quieres operar a una escala industrial, las tiendas especializadas pueden ofrecer tarifas competitivas en pedidos de gran envergadura, algunas veces por debajo de los 100 dólares por tonelada.
- Si no puedes encontrar arena lo suficientemente libre de impurezas de hierro, es posible contrarrestar su efecto de teñido añadiendo cantidades pequeñas de dióxido de manganeso. En cambio, si prefieres vidrio verdoso, ¡deja el hierro!
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Agrega carbonato de sodio y óxido de calcio en la arena. El carbonato de sodio (normalmente conocido como sosa) disminuye la temperatura necesaria para hacer vidrio de forma comercial. No obstante, permite que el agua pase a través del vidrio, de manera que es necesario agregar óxido de calcio (o cal) para anular esta propiedad. Es posible agregar los óxidos de magnesio y/o de aluminio para hacer que el vidrio sea más duradero. Por lo general, estos aditivos constituyen hasta un 26 o 30 % de la mezcla de vidrio.
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Agrega otros químicos, dependiendo del uso que quieras darle al vidrio. El aditivo más común para un vidrio decorativo es el óxido de plomo, el cuál proporciona el brillo a la cristalería, así como la suavidad para facilitar su corte y para disminuir su punto de fusión. Las gafas pueden contener óxido de lantano debido a sus propiedades refractarias, mientras que el hierro ayuda al vidrio a absorber el calor.
- El cristal de plomo puede contener hasta un 33% de óxido de plomo. Sin embargo, cuanto más óxido de plomo haya, más habilidad se requerirá para darle forma al vidrio fundido, así que muchos fabricantes de cristal de plomo optan por un menor contenido de este elemento.
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Añade químicos para producir el color deseado en el vidrio. Como se indicó anteriormente, las impurezas de hierro en la arena de cuarzo le dan una tonalidad verdosa al vidrio, así que, para obtener esta tonalidad, se agrega óxido de hierro, así como óxido de cobre. Los compuestos de azufre producen una tonalidad amarillenta, ámbar, parduzca o incluso negruzca, dependiendo de la cantidad de carbón o de hierro que se agregue a la mezcla.
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Coloca la mezcla en un crisol o en un recipiente que sea resistente al calor. El recipiente debe ser capaz de soportar las temperaturas sumamente altas del horno. Dependiendo de tus aditivos, tu mezcla de vidrio puede fundirse en un rango de temperaturas que van desde los 1500 a 2500 °C. Asimismo, tu recipiente debe ser fácil de sujetar con ganchos o perchas de metal.
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Funde la mezcla en un líquido. En el caso de vidrio de sílice comercial, puedes hacerlo en un horno de gas, mientras que el vidrio especializado puede crearse utilizando un fundidor eléctrico o en un horno.
- La arena de cuarzo sin aditivos se convierte en vidrio a una temperatura de 2300 °C (4200 °F). Añadir carbonato de sodio (sosa) disminuye la temperatura necesaria para hacer el vidrio a 1500 °C (2700 °F).
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Homogeniza y elimina las burbujas del vidrio fundido. Esto significa remover la mezcla hasta que adquiera una viscosidad consistente y añadir químicos como el sulfato de sodio, cloruro de sodio u óxido de antimonio.
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Dale forma al vidrio fundido. Es posible hacerlo de diferentes maneras:
- Se puede verter el vidrio fundido en un molde y dejarlo enfriar. Fueron los egipcios los que utilizaron este método y es así como se fabrican muchas lentes en la actualidad.
- Se puede reunir una gran cantidad de vidrio fundido en el extremo de un tubo hueco, el cual se sopla mientras se gira. El vidrio obtiene su forma gracias al aire que entra por el tubo, a la gravedad que tira de él y a las herramientas que el soplador de vidrio emplee para trabajar el vidrio fundido.
- El vidrio fundido puede verterse en un baño de estaño fundido para que le brinde soporte y luego se le puede rociar nitrógeno presurizado para darle forma y pulirlo. Al vidrio hecho mediante este método se le llama vidrio flotado y es así como los paneles de vidrio se han fabricado desde los años 50.
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Enfría lentamente el vidrio en un horno. Este proceso se llama recocido y elimina cualquier punto de tensión que pueda haberse formado en el vidrio durante el proceso de enfriamiento. El vidrio que no ha pasado por este proceso de recocido es considerablemente más débil. Una vez que este proceso se complete, se puede recubrir, laminar o tratar el vidrio para mejorar su resistencia y durabilidad.
- La temperatura exacta para recocer el vidrio puede variar según su composición desde tan baja como 400 °C (750 °F) hasta tan alta como alrededor de 550 °C (1000 °F). La velocidad a la que el vidrio debe enfriarse también puede cambiar (por lo general, las piezas más grandes de vidrio deben enfriarse de forma más lenta que las más pequeñas). Es recomendable investigar los métodos de recocido adecuados antes de comenzar.
- Un proceso relacionado es el templado, en el cuál se coloca el vidrio formado y pulido en un horno calentado a por lo menos 600 °C (1100 °F) y luego se le enfría rápidamente (“templado”) con chorros de aire a alta presión. El vidrio recocido se rompe en pedazos al aplicársele una presión de 6000 psi (libra por pulgada cuadrada), mientras que el vidrio templado se rompe en pedazos pequeños a no menos de 10 000 psi y normalmente a alrededor de los 24 000 psi.
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Método 2

Método 2 de 2:
Utilizar una parrilla de carbón vegetal

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Prepara un horno improvisado a partir de una parrilla de carbón vegetal. Este método emplea el calor generado mediante un gran fuego producido con el carbón a fin de fundir la arena de sílice y convertirla en vidrio. Los materiales empleados son relativamente baratos y fáciles de encontrar; en teoría, todo lo que necesitarás es un viaje rápido a la ferretería y estarás listo para hacer tu propio vidrio. Utiliza una parrilla de carbón vegetal grande; la de tamaño estándar del tipo “cúpula” también funciona bien. Utiliza la parrilla más gruesa y resistente que puedas. La mayoría de parrillas de carbón tendrán un conducto de ventilación en la base, ábrelo.
- Incluso alcanzando temperaturas sumamente altas en este método, puede ser difícil fundir la arena de sílice en una parrilla. Agrega una cantidad pequeña (alrededor de 1/3 a 1/4 del volumen de la arena) de sosa, cal o bórax a tu arena antes de comenzar. Estos aditivos reducen la temperatura de fusión de la arena.
- Si vas a soplar el vidrio, ten a la mano un tubo de metal largo y hueco. Si vas a verterlo en un molde, prepáralo con anticipación. Si quieres un molde que no vaya a quemarse o derretirse con el calor del vidrio fundido, uno hecho de grafito es ideal.
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Considera los peligros de este método. Este método hará que una parrilla convencional supere sus límites de temperatura normales, así que es posible que termine derritiéndose. Este método puede provocar lesiones graves o la muerte si se lleva a cabo de manera descuidada. Procede con precaución. Ten a tu disposición una gran cantidad de tierra o arena, o incluso un extintor apropiado para altas temperaturas con la finalidad de sofocar el fuego en caso de ser necesario.
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Toma todas las precauciones posibles para protegerte tanto a ti como a tu propiedad contra las altas temperaturas. Realiza este método en una superficie de tierra o arena al aire libre y con mucho espacio disponible. Realizarlo en una superficie de concreto lisa que no esté cubierta con arena o tierra podría hacer que el concreto explote en caso de que el vidrio fundido caiga. No utilices ningún equipo que sea irremplazable. Mantente alejado de la parrilla mientras calientas el vidrio. También debes usar la mayor cantidad de ropa protectora posible, incluyendo:
- guantes de cocina o agarraderas de material resistente
- una máscara de soldador
- un delantal resistente
- ropa resistente al calor
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Consigue una aspiradora de taller con una manguera larga. Utiliza cinta para ductos o algún otro método, dobla la manguera de modo que sople directamente al conducto de ventilación ubicado en la parte inferior sin llegar a tocar la estructura principal de la parrilla. Quizás quieras sujetar la manguera a una de las patas o ruedas de la parrilla. Mantén la parte principal de la aspiradora tan lejos como te sea posible.
- Cerciórate de que la manguera esté segura y fija. Si se afloja durante el proceso de fabricación del vidrio, no debes acercarte a la parrilla ya que estará sumamente caliente.
- Enciende la aspiradora para verificar la posición de la manguera. Si está bien colocada, soplará directamente hacia el conducto de ventilación.
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Coloca carbón en el interior de tu parrilla. Utiliza más carbón del que necesitarías para asar carne. Para obtener un buen resultado, es necesario llenar la parrilla casi hasta el borde.^{[3]
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Fuente de investigación} Coloca la arena en una olla de hierro fundido y, a su vez, coloca esta en el centro de la parrilla, rodeada del carbón vegetal.
- El carbón vegetal de madera dura arde más intensamente y más rápido que las briquetas, por lo que resulta ser una mejor opción en caso esté disponible.^{[4]
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  Fuente de investigación}
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Enciende el carbón. Revisa el empaque del carbón para saber si es posible encenderlo directamente o requiere un fluido más ligero. Deja que las llamas se propaguen uniformemente.
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Espera a que el carbón se caliente. Si el carbón se torna de un color grisáceo y emana un brillo anaranjado, significa que está listo.
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Enciende la aspiradora para introducir aire al carbón. Si se lo alimenta con aire desde la base de la parrilla, el carbón puede arder a una temperatura sumamente alta (hasta 1000 °C o 2000 °F).^{[5]
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Fuente de investigación}) Ten cuidado, ya que se pueden producir grandes llamas.
- Si aún no puedes alcanzar temperaturas suficientemente altas, reemplaza la tapa mientras introduces el aire a través del conducto de ventilación.
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Una vez que el vidrio se haya fundido, con mucho cuidado utiliza herramientas de metal para retirarlo y darle forma. Debido a las bajas temperaturas del método de la parrilla, el vidrio fundido puede ser más rígido y difícil de trabajar a diferencia del fundido en un horno. Utiliza un tubo, un molde u otras herramientas para darle forma como lo harías normalmente.

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Consejos

Si la arena o los aditivos que emplees son de granos gruesos, pulverízalos con un mortero o con un molinillo mecánico. Las partículas de granos más finos se funden más rápido.
Puedes utilizar algunos tipos de arena de playa en lugar de arena de sílice pura, aunque el vidrio resultante puede ser opaco, descolorido o de menor calidad. Utiliza la arena más blanca, fina y uniforme que puedas encontrar.
Puedes añadir pedazos de vidrio antiguo en polvo a la arena antes de fundirla para reciclarla y convertirla en un nuevo vidrio. El vidrio antiguo o “calcín” debe revisarse en busca de impurezas que puedan debilitar al vidrio nuevo, tales como las burbujas.
- Cuando muelas el vidrio, utiliza una mascarilla para evitar la inhalación accidental.
Utiliza un soplete a alta temperatura para unir o cortar trozos pequeños, varillas o tiras.

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Advertencias

Siempre ten cuidado cuando estés cerca de fuentes de calor intensas. Nunca intentes fabricar vidrios cerca de niños o mascotas.
Extinguir incendios sumamente calientes con agua puede empeorar la situación. Por ejemplo, un incendio que arde a 2000 °C es lo suficientemente caliente para dividir el agua (H2O) en sus componentes de hidrógeno y oxígeno, liberando una gran cantidad de energía térmica.^{[6]
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Fuente de investigación} Para incendios muy calientes, es mejor tener a la mano una gran cubeta llena de tierra o arena.
- Los extintores de clase D contienen cloruro de sodio (sal de mesa) y sirven para sofocar los incendios de metales.

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Cosas que necesitarás

arena de sílice (dióxido de silicio)
carbonato de sodio (sosa)
óxido de calcio (cal)
otros tipos de óxidos y sales (óxido de magnesio, de aluminio, de hierro, sales de sodio o de calcio) - opcional
óxido de plomo (opcional)
un crisol, molde o tubo hueco resistente al calor
un horno para terminar con la fabricación de vidrio