LA FABRICACION DE PRODUCTOS CERAMICOS

INTRODUCCION


Los materiales cerámicos ( del griego ¨keramos¨ ) son producto del cocimiento de tierras arcillosas previamente moldeadas.
Por la necesidad del hombre de adaptarse al ambiente en que vive y utilizar las cosas que lo rodean, el ladrillo hizo su aparición en la antigüedad en todas aquellos países en los que faltaba la piedra y abundaba la arcilla.
La técnica de cocer arcillas para producir ladrillos y baldosas tiene mas de 4000 años. Se basa en que los suelos arcillosos (que contienen entre 20 y 50% de arcillas) experimentan reacciones irreversibles, calentándolos a 850-1000 °C, en los cuales las partículas se entrelazan mediante un material cerámico vidrioso.
Antedecentes históricos del amasado y cocido de arcillas:

a ) cacharrería ( Egipto, 3.000 A.C. )
b ) gres y porcelana ( China , 100 A.C.)

GENERALIDADES.

ARCILLA :
Es la principal materia prima en la fabricación de ladrillos, tejas,etc.
Producto de la descomposición de rocas sedimentarias, por lo que su variedad es muy amplia. Para rocas sedimentarias in situ, arcillas puras, y para rocas sedimentarias de arrastre, arcillas impuras.
Consiste en un silicato de alúmina hidratado, de estructura laminar con particulas de dimensionaes varaiables entre 2 y 20 micras.

CLASIFICACION GEOLOGICA:
MODERNAS : Aluviales. Sedimentadas por arrastre de ríos. Heterogéneas y con consistencia variable. Impurezas.
ANTIGUAS : Consolidadas por presión. Consistentes y homogéneas.

COMPOSICION QUIMICA:
SILICE – se encuentra en 40 % o más (47% valor promedio.
AGUA - 14 %
ALUMINIA - 39%
IMPUREZAS - óxidos de hierro y calcio, soda, potasa.

TIPOS DE ARCILLA:
a. MAGRAS 10 al 20 % de aluminia
Son las que contienen una excesiva cantidad de arena
Se secan con mayor rapidez, se contraen menos y se funden a menor temperatura que las grasas. Los productos resultantes de esta arcilla son productos porosos y quebradizos.
b. GRASAS 25 al 40 % de aluminia
Tienen escasez de arena, se contraen mucho y tienen un alto grado de plasticidad.
Los productos resultantes son grasos al tacto.

Según la proporción de hierro las arcillas se clasifican en 3 grupos que se distinguen según su coloración después del cocido:
a. Color blanquecino: Arcillas con moderada proporción de hierro.
b. Color rojo: arcillas con poco alumina,ricas en hierro.
c. Color rojo claro: arcillas con poco alumina, ricas en hierro y cal.

TIPOS DE AGUA:
a. De COMPOSICION. Está en el origen del material ( insustituible.
b. de ABSORCION (imbibicion) La que incorpora a su estructura a través de conductos y capilares . Se pierde por secado y posterior cocción.
c. LIBRE ( higrométrica ). Dispersa en la masa, sin que cambie la constitución del material.

DESENGRASANTES:
Son materiales no plásticos que se adicionan a la arcilla y que le hacen perder plasticidad, ademas de producir contracciones menores y una mas facil salida del agua del interior de la pieza.
El mas usado es el ladrillo molido, pero tambien se usan cenizas o arenas de granos finos.

PLASTIFICANTES.

GENERALIDADES

• Color: variable depende de impurezas en el contenido de arcillas, entre blanco pajizo (mas puro) hasta negro violáceo, pasando por rosados y rojos.
• Textura rugosa o vítrea.
• Deterioros : - porosos ( hongos, manchas, eflorescencias ).
- vítreos ( cuarteaduras, desprendimientos ).
• Forma:tolerancia en desviaciones de la linea recta en aristas y diagonales.
• Fácil manipuleo.

CARACTERISTICAS FISICAS :
Las propiedades físicas de los materiales cerámicos dependen de su propia naturaleza, algunas pueden ser medidas y cuantificadas a través de ensayos y/o pruebas de laboratorios. Es mas, muchas de estas pruebas se hallan normalizadas y cuentan con protocolos exactos que describen la forma de desarrollarlas y llevarlas a cabo.

1 - TERMICAS:

C - Calor específico: Kcal. / Kg. °C Igual para todos los tipos.
K - Conductividad térmica: Kcal. / m . h . °C Variable por estructura interna.
M.E. - Densidad: Kg. / dm3 Variable por estructura interna
• Ladrillo macizo 1.75 kg/dm3.
• Ladrillo hueco 1 kg/dm3. (variable según cantidad de huecos)

La conductividad térmica es inversamente proporcional a la densidad del material.

2 - HUMIDICAS:

Permeabilidad.

Es la propiedad que permite a un fluido moverse en el interior de un cuerpo bajo la influencia de una diferencia de presión.

En general un material de baja porosidad es también de baja permeabilidad, pero no se conocen leyes físicas que relacionen ambas propiedades.

- Porosas
Estructura celular abierta.
Permeables al agua y al vapor ( ladrillo, ticholo, bovedilla).
- Vítreas
Estructura continua.
Impermeables ( porcelana, gres, azulejos ).

Absorción del agua.
Es la proporción de poros que se llenan de agua cuando el material es humedecido.
Este ensayo es fundamental a los efectos de clasificar los distintos tipos de materiales cerámicos e influye sobre otras características de los mismos ( resistencia al congelamiento, entre otros.
Consiste en la inmersión de la pieza en un recipiente con agua, con presión estipulada, y llevar a punto de ebullición por un tiempo predeterminado.
La pieza es luego escurrida y secada superficialmente a los efectos de ser pesada, y medir así el % de variación de peso sufrido contra el peso de la misma pieza totalmente seca.

- Porosas - Absorben y difunden agua de lluvia,vapor de agua)hasta un 18% de su peso
- Vítreas - Absorben hasta un 0.12 % de su peso. Condensan.


3 - RADIACION SOLAR :

Se modifican los coeficientes de absorción solar del material en función de la terminación superficial - rugosa ( porosas) o lisa ( vítreas), y del color: terracota ( porosas y gres) o variable ( vítreas).

CARACTERISTICAS MECANICAS:
Las características mecánicas son las determinantes en especial en los ladrillos.
Tiene que ver con la resisitencia a los esfuerzos simples y a su dureza.
En general estos se emplean para trabajar a la compresión por lo que este es el ensayo que más se realiza (con probetas)

Depende también del mortero de la junta.

ESCALA MOHS DE DUREZA SUPERFICIAL.
Otro ensayo habitual es la comprobación de la dureza de la superficie del material. Se rige por la norma UNI EN 101 y el ensayo consiste en la utilización de punzones con distintos tipos de puntas, graduadas según su dureza, determinando cuales son capaces de dejar su impronta en el material y cuales no, siendo las superficies mas duras clasificadas con el grado #10, y en formas decreciente las mas blandas, hasta el grado #1.

• Resistencia a la compresión :
campo - 40 kgf/cm2 m
máquina - 120 kgf/cm2 .
• Módulo de Elasticidad E = 100.000 kgf/cm2 ( bajo ).
• Coeficiente de dilatación térmica = 0.005 mm/m.h.°C ( bajo - refractarios ).


OTRAS CARACTERISTICAS :

• Resistencia a la abrasión: consiste en someter a una probeta de material a la accion abrasiva conjunta de una rueda con polvo de corindón.
Luego de un tiempo determinado (200 revoluciones) se procede a medir el hueco dejado en el material, en mm3. a menor volumen del material removido, mayor resistencia del material ensayado.
- Porosos : mala .
- Vítreos : aceptable a buena.

• Resistencia a la heladicidad : en porosos puede generar deterioro para esto se realizan ensayos que miden la resistencia de una probeta ante heladas y deshielos.

• Envejecimiento : buen comportamiento ( excepto azulejos ).

• Disolución : son atacados por sales solubles ( sulfatos, nitratos ).

• Combustibilidad : no inflamables .

• Reciclabilidad : algunos productos.

• Eflorescencias: son debidas a la cristalización de las sales solubles contenidas en los ladrillos o tejas.
No es posible fijar un mínimo de sales para que no se produzcan eflorescencias. Parece ser que la presencia de diversas sales juntas, su proporción relativa y el sistema capilar de la pieza son las causas decisivas para que aparezcan.
El ensayo para determinar si existen o no en una pieza de cerámica, se basa en la observación de las piezas cuando se desecan después de haber estado parcialmente sumergidos en agua destilada.

PROPIEDADES.

1 ) PLASTICIDAD
Es la propiedad de un material que al recibir la accion de una fuerza puede permanecer deformado luego que esta se retira.
Es una propiedad natural , la cual puede obtenerse también artificialmente.

Reguladores :

1 -Pureza (a mayor pureza = mayor plasticidad).
2 -Contenido de agua: seca (no plástica), con hidratación del 50 % (mayor volumen, más dócil), excedida de agua ( líquido viscoso. Tamaño y forma de las partículas: menor dimensión da mayor plasticidad.
3 -Contenido de aire: mayor aire disminuye plasticidad
4 -Agregados: plastificante = materia orgánica (da mayor plasticidad),
5 -Desengrasante = sílice, ladrillo partido (dan menor plasticidad).Contenido de agua: seca (no plástica), con hidratación del 50 % (mayor volumen, más dócil), excedida de agua ( líquido viscoso.

Es esencial para facilitar el moldeado. Depende del contenido en arcilla, un alto porcentaje puede producir hinchamiento y retracción, lo que tampoco es adecuado para la fabricación de ladrillos.

2 ) COHESION : La estructura molecular permite conservar la forma.

3 ) CONTRACCION : Depende del secado ( aproximadamente 10 % del volumen ). Los elementos principales para regularla son la temperatura, humedad y volumen del aire

4 ) COCHURA :