¿Por qué esa diferencia de 0.1°C es tan importante en el proceso de eliminación de tensiones en el vidrio?
¿Alguna vez ha ocurrido que un recipiente de vidrio en el laboratorio se haya roto de repente? Sin previo aviso, sin ningún impacto, simplemente se rompe durante un proceso de esterilización o una reacción química. Es una verdadera pesadilla.
Por lo general, esto ocurre debido a las tensiones internas del vidrio. Si se enfría el vidrio de borosilicato demasiado rápido o de manera desigual, se genera tensión en el material. Es como una resorte enrollado, listo para estallar en cualquier momento.
Para solucionarlo, utilizamos un método de recocido preciso. Calentamos el vidrio hasta su punto de recocido y luego bajamos la temperatura muy lentamente.
Los problemas relacionados con los gradientes térmicos
Cuando se trabajan con formas complejas, las cosas se complican. Si una parte de la superficie del vidrio está incluso 1°C más caliente que otra, se crea un gradiente térmico. La ironía es que, mientras intentamos eliminar las tensiones antiguas, acabamos creando nuevas tensiones.
Por eso recurrimos a elementos infrarrojos. Los hornos convencionales solo calientan el aire, lo cual es lento y poco eficiente. Los elementos infrarrojos, en cambio, emiten energía radiante directamente sobre la superficie del vidrio. Es un calor mucho más eficaz.
Pero hay un problema: para evitar choques térmicos, el sistema de control debe ser extremadamente preciso, hasta el nivel de 0.1°C. Ese pequeño margen de precisión es lo que permite que las moléculas se estabilicen sin que el vidrio se derrita accidentalmente.
Los equipos necesarios
No se puede lograr esto con equipamiento barato. Se necesita un emisor infrarrojo de alta calidad y un controlador PID que funcione de forma instantánea.
Por lo general, utilizamos elementos infrarrojos de onda corta, ya que son rápidos. Pero hay que tener cuidado: los elementos infrarrojos de alta densidad consumen mucha energía. Si se utiliza un circuito eléctrico deficiente, se producirán caídas de voltaje, y las lecturas de temperatura dejarán de ser precisas.
Cómo hacerlo funcionar en la práctica
No basta con calentar el vidrio y esperar lo mejor. Utilizamos un método de disminución gradual de la temperatura. Los elementos infrarrojos ajustan su potencia en tiempo real, basándose en las lecturas de los termómetros de resistencia de platino.
Si algún sensor falla o un elemento se desgasta, aparecerán “puntos fríos” en el recipiente. Esto es un gran problema para el control de calidad. Por eso es importante calibrar regularmente los elementos infrarrojos. Hay que asegurarse de que el calor se distribuya de manera uniforme por todo el recipiente, en cada ocasión.