Cómo funciona el vidrio automotriz

El vidrio para automóviles está especialmente tratado para proteger a los pasajeros del vehículo de los elementos. Vea más imágenes de seguridad de automóviles. Frederick M. Brown / Getty Images

Cuando las compañías automotrices publican anuncios en televisión promocionando las nuevas características de seguridad de sus vehículos, rara vez mencionan el parabrisas del automóvil o las ventanas circundantes, pero el vidrio que lo rodea en esos vehículos ha sido diseñado y fabricado teniendo en cuenta su seguridad. A pesar de que vidrio automotriz se ve igual que cualquier otro tipo de vidrio, funciona de manera muy diferente.

En la mayoría de los hogares, las ventanas de cada habitación están hechas de un tipo estándar de vidrio que se romperá en grandes fragmentos cuando se rompa. Con la excepción de una puerta corrediza de vidrio o una puerta de entrada, estas ventanas de la casa no reciben la misma cantidad de tensión que una ventana de automóvil. Un automóvil, por otro lado, se encontrará con muchos baches, rocas y choques en los guardabarros durante su vida. Debido a esto, el vidrio para automóviles se fabrica en dos tipos diferentes de vidrio de seguridad para proteger tanto la estructura del vehículo como a los ocupantes del interior. El primer tipo de vidrio se llama Vidrio laminado, que es para el parabrisas. El segundo tipo de vidrio se conoce como vidrio templado, que se utiliza para las ventanas laterales y traseras del vehículo.

Más adelante, aprenderemos cómo los fabricantes de vidrio insertan una capa delgada de película entre dos capas de vidrio y las fusionan mediante calor y presión para hacer vidrio laminado. También veremos cómo el vidrio templado gana su fuerza a través de un proceso de calentamiento y enfriamiento rápido. Sin estos diferentes estilos de fabricación y refuerzo, el vidrio para automóviles sería poco más que una simple barrera entre nosotros y los elementos externos..

El vidrio laminado y templado tienen funciones diferentes, pero juntos lo mantienen dentro del vehículo en caso de accidente, lo protegen de los vidrios afilados que vuelan, retienen la rigidez del techo en caso de vuelco y permiten que la bolsa de aire lateral lo proteja cuando se despliega. Pasemos a la página siguiente y aprendamos cuándo se usaron por primera vez estos tipos de vidrio y por qué.

Contenido

1. La historia del vidrio automotriz
2. Vidrio laminado y PVB
3. Vidrio templado
4. Desarrollos futuros en vidrio para automóviles

A principios del siglo XX, los carruajes sin caballos comenzaron a usar vidrio para proteger a los conductores de los fuertes vientos. Sin embargo, la forma estándar de vidrio que se usaba en esos tiempos no protegía adecuadamente a los ocupantes de los escombros que volaban. También representaba un riesgo para los ocupantes si un objeto golpeaba el vidrio o si el vehículo estaba involucrado en un accidente..

En 1903, el químico francés Edouard Benedictus se topó con el secreto del vidrio resistente a roturas cuando dejó caer un frasco de vidrio lleno de una película de colodión seca. Encontró que el vidrio recubierto con la película se agrietó, pero mantuvo su forma original. Sin embargo, este vidrio laminado no se implementaría en automóviles hasta la década de 1920 [fuente: Time].

Los fabricantes de automóviles utilizaron vidrio laminado en sus parabrisas para optimizar la seguridad de los ocupantes durante los accidentes y para proteger a los pasajeros de los proyectiles durante las condiciones normales de conducción. Sin embargo, a pesar de todos sus beneficios, los primeros tipos de vidrio laminado ofrecían una resistencia limitada a la perforación. El vidrio laminado actual consiste en una fina capa de butiral de polivinilo (PVB) insertado entre dos capas de vidrio sólido.

Además del vidrio laminado, los fabricantes de automóviles comenzaron a usar vidrio templado a fines de la década de 1930. Este tipo de vidrio se utiliza en las ventanillas laterales y traseras del vehículo y gana fuerza a través de un proceso de calentamiento y enfriamiento rápido que refuerza la superficie exterior del vidrio y su núcleo..

En la década de 1960, el público estadounidense se había vuelto cada vez más consciente de que los automóviles debían diseñarse para algo más que una apariencia. Esta comprensión se derivó en parte del trabajo del defensor del consumidor Ralph Nader para exponer los peligros que representan ciertos vehículos y la necesidad de normas de seguridad gubernamentales. En respuesta, el gobierno de EE. UU. Formó la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras (NHTSA) en 1970 [fuente: Bowen].

Desde entonces, NHTSA ha implementado regulaciones que afectan todas las áreas de la seguridad de los vehículos, incluido el vidrio para automóviles. Algunos de los Estándares Federales de Seguridad para Vehículos Motorizados (FMVSS) para vidrio automotriz incluyen:

• FMVSS 205 -- Esto estableció estándares claros para la transparencia de las ventanas automotrices y la resistencia del vidrio automotriz requerida para mantener a los ocupantes dentro del vehículo durante los accidentes..
• FMVSS 212 --Este estándar de montaje de parabrisas se estableció para garantizar un cierto nivel de resistencia a la retención del parabrisas durante accidentes..
• FMVSS 216 -- Esta legislación implementó un estándar para la rigidez del techo en caso de vuelco..
• FMVSS 219 -- Esta norma establece que ninguna parte de la mayoría de los vehículos de pasajeros puede penetrar el parabrisas más de 6 milímetros (0.24 pulgadas) en un choque..

Ahora que sabemos cómo surgió el vidrio para automóviles, descubramos cómo se fabrica..

Consejos para comprar y reemplazar vidrio para automóviles

[fuente: ABC News]

• Reemplazar su parabrisas es una preocupación de seguridad importante. Si su parabrisas ha sido severamente dañado, no posponga su reemplazo.

• Asegúrese de que el técnico que reemplace su parabrisas esté certificado para hacerlo por la Asociación Nacional de Vidrio.

• Una vez que se haya reemplazado su parabrisas, asegúrese de esperar el tiempo recomendado antes de conducir el vehículo. En algunos casos, esto puede durar hasta 10 horas..

El vidrio laminado es lo suficientemente fuerte como para evitar que los objetos voladores penetren en el parabrisas de un automóvil. Bryan Mulennix / Getty Images

El vidrio laminado se fabrica intercalando una capa de butiral de polivinilo (PVB) entre dos piezas de vidrio. El vidrio y el PVB se sellan mediante una serie de rodillos de presión y luego se calientan. Esta combinación de presión y calor une química y mecánicamente el PVB al vidrio. El enlace mecánico se produce a través de la adhesividad del PVB, mientras que el enlace químico se crea mediante el enlace de hidrógeno del PVB al vidrio..

Esa capa insertada de PVB es lo que permite que el vidrio absorba energía durante un impacto y le da al vidrio resistencia a la penetración de proyectiles voladores. También desvía hasta el 95 por ciento de los rayos ultravioleta (UV) del sol [fuente: Reuters]. El vidrio laminado puede romperse y perforarse, pero permanecerá intacto debido a su enlace químico con el PVB..

La resistencia del vidrio laminado para automóviles le permite realizar dos funciones muy importantes en los automóviles. Primero, permite que la bolsa de aire del lado del pasajero se despliegue correctamente. Las bolsas de aire laterales del conductor tienden a volar directamente hacia el conductor desde el volante, pero cuando se despliega la bolsa de aire del pasajero, rebota en el parabrisas hacia el pasajero. Una bolsa de aire se despliega con una velocidad increíble (1/30 de segundo) y puede soportar 2,000 libras (907 kilogramos) de fuerza. El parabrisas tiene que absorber tanto la velocidad como la fuerza del airbag para proteger al pasajero en caso de accidente. Debido a su resistencia, el vidrio laminado puede mantener a los ocupantes dentro del automóvil durante un accidente. En el pasado, los ocupantes podían salir expulsados ​​a través del parabrisas porque el vidrio no era lo suficientemente fuerte, pero los parabrisas actuales brindan más seguridad..

Además de absorber la fuerza de las bolsas de aire desplegadas y mantener a los pasajeros dentro del vehículo, los parabrisas laminados también brindan resistencia al techo del automóvil. Los parabrisas evitan que el techo se doble y se estrelle completamente sobre los pasajeros durante un vuelco. Sin la rigidez y resistencia de los parabrisas de vidrio laminado, muchos techos presentarían mayores riesgos para los pasajeros en ciertos tipos de accidentes..

Si encuentra una pequeña astilla en el parabrisas, no se preocupe. No tiene que salir y reemplazar todo el parabrisas para conservar su resistencia. Algunas pequeñas virutas se pueden reparar rápida y fácilmente con un kit de reparación de virutas de parabrisas. La mayoría de las tiendas de automóviles venden estos kits por alrededor de $ 10 y le permiten inyectar resina en el lugar del problema y eliminar el exceso de aire en el área del problema. Una vez que haya reparado el vidrio, apenas podrá notar su trabajo de parche.

Pasemos a la página siguiente para descubrir cómo se fabrica el vidrio templado y cómo protege..

El vidrio templado es tan importante para la seguridad de un vehículo como el vidrio laminado, pero difiere mucho en forma y función. Este tipo de vidrio se utiliza para las ventanas circundantes del automóvil (también llamado ventanas laterales) y la ventana trasera (o retroiluminar). El vidrio templado se crea calentando y luego enfriando rápidamente el vidrio a temperatura ambiente pasándolo a través de un sistema de sopladores..

La superficie del vidrio se enfría mucho más rápido que el centro del vidrio y se contrae, causando tensiones compresivas, mientras que el centro del vidrio se expande debido a su temperatura, produciendo tensiones de tracción. Qué significa eso? Imagine una pieza de vidrio que se pueda tirar o estirar hasta una cierta longitud (tensión de tracción), mientras se empuja hacia abajo y se comprime (tensión de compresión) simultáneamente. Tanto las tensiones de tracción como de empuje logradas a través del proceso de calentamiento y enfriamiento dan al vidrio templado su resistencia a la tracción y a la compresión. Las diferencias entre estos dos le dan al vidrio de 5 a 10 veces la cantidad de resistencia que tenía originalmente..

Los bordes de una pieza típica de vidrio templado son muy débiles. Esto se debe en parte a la rápida liberación de calor durante la fase de enfriamiento del proceso de templado. Para ayudar a compensar esta área más débil, el vidrio se muele en los bordes. Cuando el vidrio templado se rompe, se rompe en pedazos pequeños y sin brillo. Las diferencias entre los esfuerzos de compresión y tracción son las que permiten que el vidrio se rompa de esta manera. El tirar y empujar el vidrio produce una cantidad significativa de energía durante el proceso de templado. Cuando el vidrio se rompe, esta energía se libera y hace que el vidrio se rompa en pedazos pequeños [fuente: AIS Glass Solutions].

Debido a su resistencia, el vidrio templado puede soportar el uso diario de la conducción de automóviles. Sin él, nuestros autos se llenarían de vidrio cada vez que encontráramos un bache, nos metiéramos en un guardabarros o cerráramos una puerta..

Debido a su solidez y sólido historial de seguridad, algunos fabricantes de automóviles están considerando la implementación de vidrio laminado en todas las áreas de sus automóviles. Ya está en uso en algunos vehículos más grandes: General Motors lo ha instalado en las ventanas traseras de sus camionetas de pasajeros para mantener a los ocupantes dentro del vehículo durante accidentes importantes. Algunos fabricantes, como BMW, ya han colocado vidrio laminado en los laterales de algunos de sus modelos como protección adicional contra robos. Además del refuerzo de seguridad que proporciona, el vidrio laminado también actúa como un buen amortiguador de sonido debido al PVB en su interior [fuente: Allen].

Sin embargo, existe un problema con la implementación de vidrio laminado en todo el vehículo: en una emergencia, un ocupante que necesita salir del vehículo rápidamente no puede romper el vidrio laminado sin ayuda. Debido a su resistencia, el vidrio laminado puede tardar 10 veces más en romperse que el vidrio templado, lo que puede dificultar el escape de un pasajero debilitado y herido [fuente: Allen]. Este dilema no ha impedido que los diseñadores de automóviles ideen nuevas formas de introducir más vidrio laminado en nuestros automóviles. Por ejemplo, cielo techos (el nombre proviene de la palabra en español para "cielo") han estado apareciendo en todo el circuito de concept car. Los techos Cielo extienden el parabrisas de un automóvil detrás de la cabeza del conductor, convirtiendo todo el techo en una sola pieza de vidrio laminado [fuente: Allen].

El vidrio para automóviles no solo está diseñado para brindar seguridad y comodidad. Los fabricantes de vidrio y de automóviles también están tratando de encontrar vías para reciclar el vidrio. Aunque parte del vidrio excedente producido durante la fabricación de vidrio para automóviles se recicla, una vez que el vidrio para automóviles se instala en un automóvil, se vuelve más difícil de reciclar debido a adiciones como revestimientos y elementos calefactores..

A pesar de estos dilemas, los fabricantes de vidrio continúan explorando nuevas ideas para hacer que el vidrio sea más resistente, seguro y adaptable a los vehículos nuevos. Puede que no lo piense mucho, pero nuestros vehículos no serían tan seguros como lo son sin el vidrio laminado y templado moderno..

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Fuentes

• ABC Noticias. "Preocuparse por los parabrisas". 3 de junio de 2008. (25 de octubre de 2008) http://abcnews.go.com/video/playerIndex?id=4989095
• Soluciones de vidrio AIS. "Vidrio laminado." (4 de noviembre de 2008) http://www.aisglass.com/swfs_laminated/online_laminated.asp
• Soluciones de vidrio AIS. "Vidrio laminado PVB". (4 de noviembre de 2008) http://www.aisglass.com/pvb_laminated.asp
• Soluciones de vidrio AIS. "Vidrio templado." (4 de noviembre de 2008) http://www.aisglass.com/swfs_tempered/online_tempered.asp?pagenum=10
• Allen, Leslie J. "A pesar de los costos, más fabricantes de automóviles utilizan vidrio laminado". Noticias de automoción. 18 de febrero de 2008. (25 de octubre de 2008) http://corporateportal.ppg.com/NR/rdonlyres/BBF7E209-920B-4722-877E-53CEC5A7CD52/0/123568996eprint.pdf
• Universidad de Auto Glass. "Módulo 1 - El papel del vidrio para automóviles". (25 de octubre de 2008) http://www.autoglassuniversity.com/mod01/mod01.php
• Bowen, Nancy. "Ralph Nader: Hombre con una misión". Libros del siglo XXI. 2002.
• Motores generales. "Nuestra empresa - Seguridad". (4 de noviembre de 2008) http://www.gm.ca/inm/gmcanada/english/about/Safety/safety_occupant_02.html
• LeakPro. "Fundamentos de la reparación de parabrisas". (4 de noviembre de 2008) http://www.leakpro.com/services/windshield.html
• Compañías McGraw-Hill. "Fortalecimiento del rendimiento del vidrio laminado". Diciembre de 2005. (4 de noviembre de 2008) http://continuingeducation.construction.com/article.php?L=28&C=321&P=2
• Asociación Nacional del Vidrio. "Programa de técnico certificado en vidrios para automóviles". (4 de noviembre de 2008) http://www.glass.org/cert/agrmnt_ov.htm
• Asociación Nacional del Vidrio. "Consumidores: propinas". (25 de octubre de 2008) http://www.glass.org/consumer/a_windshield.htm
• Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras. "FMVSS 205". (25 de octubre de 2008) http://edocket.access.gpo.gov/cfr_2004/octqtr/pdf/49cfr571.205.pdf
• Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras. "Parte 571 Normas federales de seguridad de vehículos motorizados". (4 de noviembre de 2008) http://www.nhtsa.gov/cars/rules/standards/FMVSS-Regs/pages/Part571.htm
• Pilkington. "Preguntas frecuentes." (4 de noviembre de 2008) http://www.pilkington.com/automotive+international/faqs.htm#faq7
• Reuters. "El vidrio laminado brilla como un bono acústico". 16 de enero de 2008. (9 de noviembre de 2008) http://www.reuters.com/article/pressRelease/idUS201862+16-Jan-2008+PRN20080116
• Time, Inc. "Suavidad para la seguridad". 10 de abril de 1939. (25 de octubre de 2008) http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,761001,00.html
• Vartabedian, Ralph. "¿Qué vidrio es más seguro en caso de accidente?" Los Angeles Times, 21 de marzo de 2007. (4 de noviembre de 2008) http://articles.latimes.com/2007/mar/21/autos/hy-wheels21