discusiones y notas

discusiones y notas
Sobre el «factor de forma» de los granos
de las arenas para vidriería.
Microscopía electrónica de barrido.
M.3 I. NIETO *
J. C. DIEZ * *
M. V. DABRIO * *
J. L. OTEO *
En una nota publicada anteriormente (1) se dieron a
conocer las medidas de superficie específica llevadas a
cabo sobre varias materias primas utilizadas en la industria del vidrio, dos arenas y una mezcla de arena
y feldespato, mediante la utilización de dos procedimientos : uno directo, basado en la adsorción física de
nitrógeno a la temperatura del aire líquido y otro indirecto, a través de la medida de la distribución del
tamaño de partículas, que permite el cálculo del que en
aquella nota denominamos "factor de forma" (a^/a^),
que suministra la relación que guardan en las partículas de la arena, su superficie y su volumen.
El objetivo principal de nuestro trabajo era en aquel
momento, el de estudiar con la mayor exactitud posible la reactividad de las materias primas para vidriería,
fundamentalmente la arena, y las investigaciones realizadas no tenían, en principio, más propósito que el de
poder disponer de unos métodos de medida que nos
suministraran valores lo más exactos y precisos posibles sobre estos dos parámetros (superficie específica y
"factor de forma"). Los resultados obtenidos pusieron
de manifiesto que en las materias primas estudiadas,
que mostraban un factor de distribución similar, la superficie específica venía regida fundamentalmente por
el valor de a^/a,, lo que nos ha obligado a profundizar
algo más en este aspecto específico del problema.
La mayor superficie específica observada corresponde
a la mezcla de arena y feldespato denominada "Burqui11o" (1), con valores que llegan a triplicar los de las otras
materias primas estudiadas.
La medida llevada a cabo sobre la fracción arena de
esta muestra, que nos fue suministrada por los explotadores del yacimiento, tras la separación de los feldespatos por flotación, y que de aquí en adelante denominaremos "Arena de Carrascal", suministró un valor de la superficie específica de 0,085 m^/g, que resulta bastante mayor que los valores obtenidos para las
arenas de "Boñar" y "Belga".
Sin embargo la observación comparativa, por microscopía óptica, de la forma de los granos de estas tres
arenas, no ponía de manifiesto, de una forma clara, las
lógicas diferencias que cabría esperar dada la relación
de superficies específicas y "factores de forma" comentados.
Por este motivo se procedió a un estudio más detenido de las muestras mencionadas utilizando la micros* Instituto de Cerámica y Vidrio (C. S. L C). Arganda
del Rey (Madrid).
** Instituto de Química Orgánica General (C. S. I. C ) .
Madrid.
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76/3/0013N
copia electrónica de barrido, previa metalización de una
muestra media de cada arena por el sistema habitualmente utilizado en este tipo de técnica experimental.
Las observaciones se llevaron a cabo a diferentes aumentos sobre granos tomados al azar, en un número suficientemente elevado para poder considerar las posibles conclusiones extraídas como representativas de
cada muestra. En la figura 1 se presentan una serie de
microfotografías de las arenas estudiadas.
Como se puede observar, la arena "Belga" presenta un
grano redondeado, a la vez que su superficie es prácticamente lisa, lo que justifica perfectamente los bajos
valores de superficie específica y "factor de forma"
(a,/av) de esta arena.
En el caso de la arena de "Boñar" es claramente observable que el grano, altamente irregular, con cantos
muy vivos, presenta una superficie mucho más rugosa,
que comparada con la de la arena de "Carrascal" en las
fotografías a bajo aumento, nos induciría a pensar que
aquélla, mucho más alterada, debería presentar valores de aja^ mayores que los de la de "Carrascal", lo
que contradice los resultados experimentales obtenidos
anteriormente.
La observación de ambas arenas a mayores aumentos ( X 2.000 y superiores) aporta la solución a la contradicción antedicha a la vez que, a nuestro juicio, ilumina con nueva luz el problema que nos ocupa.
En efecto, como puede observarse en las microfotografías de mayor aumento, la rugosidad en unidades de
área de pequeña magnitud, a la que denominaremos
"microrrugosidad", es mucho mayor en la arena de
^'Carrascal" que en la de "Boñar", que por el contrario presenta una mayor rugosidad en unidades de área
de magnitud superior y a la que denominaremos "macrorrugosidad". Insistimos en el hecho de que estos
vocablos deben interpretarse exclusivamente en el sentido conceptual antedicho.
Con la ayuda de estas ideas podemos concluir que
el por nosotros llamado "factor de forma", es el resultante de la suma de tres factores : el que denominaremos "geométrico", y que correspondería a la forma
del grano en el sentido más real; el que llamaremos
de "macrorrugosidad", que informaría de la rugosidad
del grano en superficies de órdenes de magnitud correspondientes al tamaño del propio grano; y el de
"microrrugosidad", que correspondería a la rugosidad
de superficies de un orden de magnitud varias veces
inferior a las del grano.
La superficie específica vendría por tanto regida por
la suma de estos factores. Por los resultados obtenidos
en nuestro estudio parece probable, de confirmarse la
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SOBRE EL -FACTOR DE FORMA" DE LOS GRANOS DE LAS ARENAS PARA VIDRIERÍA
X 2.000
X 200
(a)
il^^Bii. M-
mmmi
X 2.000
X 100
(b)
X 2 000
X 500
(c)
FiG '
1 -Microfotografîas
'
electrónicas
de barrido de algunas arenas para vidriería,
(c) Arena
''Carrascal.
(a) Arena
"Belga",
(b) Arena
^Boñar^.
BOL. SOC. ESP. CERÁM. VIDR., VOL. 15 - N.° 3
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M.'^ I. NIETO, ] . G. DIEZ, M. V. DABRIO Y J. L. OTEO
suposición antedicha, que la "microrrugosidad" juega
un papel preponderante en el balance total, a la hora
de inñuir sobre la superficie específica, como demuestra
el hecho de que la arena de mayor "microrrugosidad"
("Carrascal") presenta una superficie específica mucho
mayor que la de ''Boñar", más "macrorrugosa".
Intentar cuantificar cada *'factor", concretar su tipo
de actuación, así como valorar su influencia sobre la
superficie específica, será el próximo paso de nuestro
trabajo, si mientras tanto nuevos experimentos o nuevas ideas no dan por tierra con este esquema.
Como consecuencia podemos deducir que la superficie específica no puede ser considerada por sí sola,
como un parámetro definitivo a la hora de calibrar la
mayor o menor reactividad de una arena durante la fusión, ya que una arena con alta superficie específica
y por tanto con alta "microrrugosidad", puede poseer
MAYO-JUNIO 1976
una menor velocidad de fusión que una arena con menor superficie específica, pero mayor ''macrorrugosidad", que en principio presenta mejores posibilidades
para la penetración de líquidos de alta viscosidad, fenómeno que estaría dificultado en el caso de que la
"microrrugosidad" fuera el factor dominante.
Con esta exposición queremos únicamente avanzar
algunas de nuestras ideas, frutos de la experimentación
llevada a cabo, adelantándonos en afirmar que las mismas deben ser corroboradas por un trabajo experimental más amplio.
BIBLIOGRAFÍA
1.
M."^ I. NIETO, J. C. DÍEZ, M . V. DABRIO y J. L. OTEO:
Determinación de la superficie específica y de la forma
del grano en arenas y materias primas para vidriería. BoL
Soc. Esp. Cerám. Vid., 14 (1975), 5, 449-451.
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La Sección de Vidrios de la Sociedad Española de Cerámica
y Vidrio acaba de publicar el libro
Terminología de los Defectos
del Vidrio
Esta obra es la versión española del libro del mismo título, editado en versión trilingüe (inglés, francés y alemán) por la COMISIÓN INTERNACIONAL DE VIDRIO en 1969.
La obra contiene la terminología española y las definiciones de los principales defectos del vidrio, reunidos en cinco capítulos: defectos de masa, defectos de vidrio hueco,
defectos de vidrio plano (incluyendo vidrio flotado), defectos de moldeados y defectos
de vidrio óptico.
Los nombres de todos los defectos se recogen al final del libro, ordenados alfabéticamente y seguidos de un número que remite a su definición correspondiente.
El libro está presentado en un volumen encuadernado en skivertex (imitación piel)
y estampado en oro, de 74 páginas, en formato 16 x 21 cm.
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Pedidos: Deben dirigirse a:
SOCIEDAD ESPAÑOLA DE CERÁMICA Y VIDRIO
SECCIÓN DE VIDRIOS
Carretera de Valencia, Km. 24,300
ARGANDA DEL REY
(Madrid)