tubo de vidrio

Los tubos de vidrio son principalmente objetos cilíndricos huecos. Su forma especial, combinada con la enorme variedad de tipos de vidrio (como borosilicato , sílex , aluminosilicato , vidrio sódico-cálcico, plomo o cuarzo), permite su uso en numerosas aplicaciones. Por ejemplo, material de laboratorio , iluminación, sistemas solares térmicos y envases farmacéuticos, entre las más importantes. ^{[ 1 ]}

En el pasado, los científicos construían sus propios aparatos de laboratorio antes de la popularización de las juntas de vidrio esmerilado intercambiables . Hoy en día, se prefieren las piezas disponibles comercialmente que se conectan mediante juntas de vidrio esmerilado; cuando se requiere material de vidrio especializado, este se fabrica a medida utilizando tubos de vidrio disponibles comercialmente por sopladores de vidrio especializados . Por ejemplo, una línea Schlenk se compone de dos tubos de vidrio grandes, conectados por llaves de paso , y tubos de vidrio más pequeños, que a su vez se conectan a mangueras de plástico.

En comparación con otros materiales como los plásticos, la importancia de los productos cilíndricos semiacabados en vidrio es alta. La principal razón es la dificultad asociada con el conformado tridimensional del vidrio en general. Para crear objetos huecos de vidrio, la forma cilíndrica es un material de partida natural.

Los tubos de vidrio cilíndricos tienen:

• la superficie más pequeña y el diseño más compacto
• máxima resistencia mecánica frente a la presión y el impacto.
• procesamiento adicional automatizado debido a la simetría. ^{[ 2 ]}

En comparación con el vidrio moldeado, donde el proceso de estirado de tubos logra:

• mejor claridad óptica
• distribución más homogénea del espesor de la pared
• mayor precisión o volumen y geometría en general.

Hasta el siglo XIX, los tubos de vidrio se producían exclusivamente mediante soplado bucal, lo que implicaba una fabricación discontinua a partir de lotes o de una masa fundida de vidrio . En 1912, E. Danner (Libbey Glass Company) desarrolló el primer proceso continuo de estirado de tubos en Estados Unidos, que funciona en dirección horizontal. En 1918 obtuvo la patente. En 1929, L. Sanches-Vello desarrolló en Francia un proceso de estirado vertical.

Los tubos de vidrio se fabrican en diversos tipos de vidrio y con diámetros que van desde unos pocos milímetros hasta varios centímetros. En la mayoría de los procesos de producción, se extrae un tubo de vidrio "infinitamente largo" directamente del metal fundido, del cual se cortan trozos de aproximadamente 1,5 m de longitud después de que pasan por una guía de rodillos hasta la máquina de estirado.

Los tres métodos comunes difieren en cuanto a la dirección del dibujo:

Dirección de dibujo horizontal

Proceso Danner

En el proceso Danner, el vidrio fundido fluye desde el alimentador como una cinta transportadora hacia un cilindro hueco de cerámica giratorio e inclinado hacia abajo, el tubo Danner. A través de este tubo, se sopla aire comprimido para evitar que el tubo de vidrio colapse. En el extremo del tubo se forma la llamada bulbo de estirado, desde donde el tubo de vidrio se extrae libremente sobre una línea de tracción horizontal.

Si la velocidad de estirado se mantiene constante, un aumento en la presión de soplado produce diámetros mayores y espesores de pared menores;

Con este método  se pueden obtener tubos con diámetros comprendidos entre 2 y 60 mm:

Proceso Vello

En el proceso Vello, el vidrio pasa a través de una abertura anular desde la parte inferior del alimentador. Esta abertura se forma entre la boquilla de salida redonda del alimentador y una aguja hueca de altura regulable (que también funciona como mandril). En este punto, el tubo se infla con aire comprimido. El tubo de vidrio, que inicialmente emerge en dirección vertical, se desvía posteriormente hacia la posición horizontal durante la curvatura libre.

El mandril de la boquilla se ajusta fuera del centro de la boquilla de estirado para producir un espesor de pared constante después del doblado.

Con este método, se pueden generar tubos con diámetros entre 1,5 y 70  mm; el rendimiento es mayor que con el método Danner. Además, permite utilizar vidrios con componentes altamente volátiles, como boratos (vidrio de borosilicato) y óxidos de plomo (vidrio de plomo), ya que las temperaturas en la boquilla de estirado son inferiores a las de la mufla Danner.

Sin aguja, también se pueden producir varillas de vidrio, ajustando el diámetro mediante la boquilla y la velocidad de estirado. Debido a la salida vertical del vidrio, los procesos de estirado descendente se incluyen ocasionalmente bajo el término general "Vello", aunque no se produce una desviación forzada hacia la horizontal.

Los procesos de Danner y Vello se utilizan para la producción de tubos de vidrio de paredes delgadas y diámetro relativamente pequeño, con capacidades de producción de hasta 55 toneladas por día.

El récord mundial del tubo de vidrio estirado de forma continua más largo jamás fabricado en una sola pieza es de 10 m y lo ostenta Schott AG .

Muchos tubos de vidrio se pueden usar de inmediato, por ejemplo, para sistemas de transporte neumático, iluminación, fotobiorreactores o como elemento arquitectónico. Sin embargo, la modificación de los tubos de vidrio es bastante común e indispensable para aplicaciones como vidrio de laboratorio, envases farmacéuticos ^{[ 4 ]} y encapsulantes de diodos. En estos casos, los tubos de vidrio deben cortarse, doblarse o incluso transformarse en otra forma (por ejemplo, viales, jeringas, etc.). Principalmente, esto se logra aplicando calor a la muestra y/o utilizando una herramienta de conformado mecánico.

Aunque la modificación de tubos de vidrio ya no es una técnica de laboratorio esencial , muchos aún conocen los métodos básicos. Se utiliza un cortador de vidrio para romper los tubos en trozos más pequeños. Los bordes recién cortados se pulen con llama antes de su uso para eliminar las asperezas. Los tubos de vidrio se pueden doblar calentándolos uniformemente sobre la llama de un mechero Bunsen hasta que alcancen el rojo vivo . Se pueden añadir conectores a los tubos, lo que proporciona un mejor agarre y sellado para conectar tubos de plástico o goma. ^{[ 5 ]}

Los tubos de vidrio no solo se producen en formas redondas, sino también en otras formas como rectangulares, triangulares y estrelladas. Los tubos, varillas y perfiles de vidrio se pueden fabricar con diferentes tipos de vidrio. Se utilizan en diversos mercados, como el farmacéutico, la tecnología industrial y medioambiental, así como la electrónica. Los tubos de vidrio se procesan en:

• cilindros de medición
• lámparas halógenas
• envases farmacéuticos
• lámparas fluorescentes
• fotobiorreactores
• Diseño de interiores
• Conceptos de iluminación
• presentación del producto
• retroiluminación
• lámparas de flash fotográfico
• sistemas de transporte neumático

Existen varias empresas especializadas en la producción de tubos de vidrio fabricados con tipos de vidrio especiales. Mediante el uso de un tipo de vidrio especial con propiedades particulares, los tubos de vidrio pueden utilizarse en diversas aplicaciones. Algunos fabricantes de tubos de vidrio reconocidos son:

• Four Stars Glass Tube Co., Ltd.
• Vidrio Nipro
• Vidrio farmacéutico Corning
• Schott AG