Los Materiales Ceramicos

5/16/2018 Los Materiales Ceramicos - slidepdf.com

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Una de las principales caracterís-ticas de las arcillas es la plastici-dad, condición indispensable parael moldeo.

P r oduc t o s c o r r e c t o r e s

( de s e ng r a s a n t e s y f unde n t e s ) Algunas veces tiene importanciael color final de los productoscerámicos, la coloración puedeconseguirse por la adición deciertos minerales compuestos dehierro o variando las fases decocción.

Las modificaciones de la plastici-dad dependen si la arcilla es grasa(gran plasticidad) o magra( concomponentes arenosos, y por lotanto poco plástico).Cuando la arcilla es de gran plasti-cidad tiene mucha adherencia. Y dificulta el manejo y moldeo, porlo que hay que adicionarle pro-ductos d e s e n g r a s a n t e s, el másusado es el polvo de ladrillo moli-do. Alas arcillas magras se le de-

ben adicionar otras más grasaspara conseguir una plasticidadidónea. También se emplean losf unde n t e s , materiales que favo-recen la cocción y vitrificación delos productos cerámicos .

Entendemos por materialescerámicos las piezas forma-das por mezclas de arcilla y otros componentes someti-dos a un proceso de cocción y a una determinada tempera-tura, que puede llegar inclusoa la fusión. Según el procesode fusión. Según el proceso

de cocción y el tipo de com-ponentes, los materialescerámicos se clasifican en:productos de alfarería (tierracocida), azulejos, gres, porce-lana, loza, refractarios y

abrasivos. Cada uno de estostipos tiene característicasespeciales y son objeto deaplicaciones diversas en laconstrucción, pudiéndoseemplear como elementosresistentes de separación,

decoración y múltiples usosmás.

MATERIAS PRIMAS

La materia prima es la arcilla,roca que procede de la desin-tegración de otras que contie-nen principalmente feldespa-tos y micas. Los mineralesarcillosos que tienen impor-

tancia en la industriacerámica son tres: lacaolinita (caolín), lamontmorillonita y laillita, no se encuentranpuros sino mezclados,aunque predomine unmaterial determinado.Las ar c i ll as caol in i -

ca s tienen gran porcen-taje de alúmina y elevadopunto de fusión con pro-

piedades refractarias notablesdespués de la cocción, por loque se emplean en la fabrica-ción de Loza.Las mont mor i l l i t i c a s son

poco empleadas.Las illiticas son las mas utili-zadas por ser las más comu-nes, entre ellas se encuentranlas arcillas mi c á c e a s , muy abundantes y empleadas en lafabricación de ladrillos .

¿ Qu é e n t e n d e m o s p o r m a t e r ia le s ce r á m ico s ?

EDI : Tran sform ación de los M ateriales en Los Procesos Productivos

Materiales Cerám icos

La a r c ill a : desde

e l pun to de v is t a :

• Mineralógico: englobaun grupo de minera-les (minerales dearcilla)

• Petrológico: es unaroca natural sedi-mentaria.

• De un ceramista: es unmaterial natural quecuando se mezclacon agua se convier-te en pasta plástica.

Pr ofesora d e Tecn ología: Alvare z Cint ia Estefania

Ca n t e r a d e a r c i ll a , ma t e r i a

p r i ma p a r a l a f a b r i ca c i ó n d e

c e r á mi c o s

P r o p i ed ad es d e la a r c i lla .

Plasticidad: Mediante laadición de una cierta can-tidad de agua, la arcillapuede adquirir la forma

que uno desee. Esto pue-de ser debido a la figuradel grano (cuanto máspequeña y aplanada), laatracción química entrelas partículas, la materiacarbonosa así como unacantidad adecuada demateria orgánica.

Merma: Debido a la eva-poración del agua conteni-da en la pasta se produceun encogimiento o mermadurante el secado.

Refractariedad: Todas lasarcillas son refractarias, esdecir resisten los aumen-tos de temperatura sinsufrir variaciones, aunque

cada tipo de arcilla tieneuna temperatura de coc-ción.

Porosidad: El grado deporosidad varia según eltipo de arcilla. Esta depen-de de la consistencia máso menos compacta queadopta el cuerpo cerámicodespués de la cocción.Las arcillas que cuecen abaja temperatura tienenun índice más elevado deabsorción puesto que sonmás porosas.

Color: Las arcillas presen-tan coloraciones diversasdespués de la coccióndebido a la presencia enellas de óxido de hierro,carbonato cálcico…

A PLICACIO N ES IN D U STRI A LES

Son así mismo son utiliza-das en la manufactura decementos, como fuente dealúmina y sílice, y en la

producción de áridos lige-ros (arcillas expandidas).

CAOLIN

Se trata de un mineral muy importante desde el puntode vista industrial. Es blan-cuzco y altamente refracta-rios y poco plástico . Hasido utilizado desde la anti-güedad . En el siglo XVIadquirió gran fama entre lanobleza la porcelana fabri-cada a base de pastas cerá-micas ricas en caolín.

Desde el punto de vistaindustrial, la mayor partede las aplicaciones no re-quieren especificaciones

estrictas en cuanto a com-posición química.

ARCILLAS COMUNE S

El principal uso de estosmateriales arcillosos se daen el campo de la cerámicade construcción (tejas,ladrillos, tubos, baldo-sas....), alfarería tradicional,lozas, azulejos y gres. Uso alque se destinan desde loscomienzos de la humani-dad.

Prácticamente todas lasarcillas son aptas para estosusos, primando las conside-raciones económicas.



Ladr i l lo pe r f or ado: que sontodos aquellos que tienen perfora-ciones en la tabla que ocupen másdel 10% de la superficie de la mis-ma. Muy popular para la ejecuciónde fachadas de ladrillo visto.

Ladr i l lo hueco : son aquellosque poseen perforaciones en elcanto o en la testa que reducen el

volumen de material empleado enellos.

Son piezas prefabricadas de mate-rial cerámico que constituyen unode los principales materiales deconstrucción, utilizándose para laformación de todo tipo de muros,paredes, pilares, arcos y bóvedas.

Clases d e l adr i l los

Ladr i l lo ma c izo : tienen forma

de ortoedro compacto, para alige-rar su peso y facilitar la trabazóncon el mortero, pueden llevar unosrebajes de profundidad no supe-rior a 0,5 cm.

P R O D U C T O S D E AL F AR E R I A

L a d r i l l o s

C) P or su cocc ión :

- adobes, secados al sol (sin coc-ción)-santos, vitrificados por exceso decocción-recochos, los de cocción correcta-pintones, falta de uniformidad y con manchas negras y rojas-pardos, de color insuficiente y decolor pardo.-porteros, mal cocidos por susituación en el horno.

M o r f o lo g ía d e l a s d i ve r s a s p i e za s d e a l fa r e r í a

A) P o r s u f o r m a :

-Ladr i l los , piezas de formaprismática-Tejas , piezas curvas-P iezas e spec ia le s , bovedillas, bandejas, bloques, vasijas, etc

B ) P o r s u p r o c e s o d e f a b r i c a -

c ión :

-Manuales de tejar y de mesa-Mecánicos-Prensados

Diver sas p i ezas d ea l f a r e r í a

Página 2M a te r i a l e s Ce r á m ic o s

E l t ér m in o

“cerám ica”

p r o v ien e d e la

p a la b r a

gr i ega

“Kerá m icos”

qu e s i gn i f ica

“cosa

q u e m a d a ”

La fabricación de estos productoscomprende una serie de operacio-nes que pueden resumirse en lassiguientes:

1)P re pa ra c i ón de las arcillasadecuadas ala tipo de piezas cerá-micas a fabricar, consiguiendo elgrado de plasticidad necesario.

2)Moldeo de p iezas (dar for-ma). Realizado a mano mediantegradillas o moldes de madera omediante maquinas llamadas

galleteras o bien con prensas ocon tornos.

3)Desecac ión: para perder elagua de amasado. Puede sernatural, colocando las piezas encobertizos ventilados y resguar-dadas del sol, o bien, artificial

mediante la aportación de calor.4)Cocción: una técnica antiguapara el ladrillo, se realiza disco-locando las piezas en hiladas y filas paralelas separadas entre sipor un hueco igual al grueso deun ladrillo, disponiéndose en elmismo combustible(Hormiguero).

También la cocción se ha reali-zado con hornos intermitentes,uno típico era el Horno Hoff-

man, aunque actualmente selleva a cabo en hornos continuoseléctricos, de carbón o fuel oil.La introducción de las piezas enal horno ha de efectuarse me-diante un sistema lento, en elcual el calor aumente progresi- vamente.

Una vez que las piezas han sidohan sido cocidas, se pasa a lafase de enfriamiento, que tam- bién debe ser lenta, y posterior-mente, se procede al almacenaje y embalaje en condiciones ade-

cuadas hasta la puesta en obra.

H o r n o t ú n e l

H o r n o a ga s L a d r i ll e r o m o l d e a n d o c o ngradi l la

G e o m e t r í a



Elementospara la cons-trucción em-pleados en la

formación de cubiertas con lamisión de recibir y dejar escurrirel agua de la lluvia. Se fabricancon arcilla y su proceso de ob-tención es similar al ya explicadopara los ladrillos. Las tejas sonde color rojizo, aunque tambiénse pueden colorear. Si sobre unateja en fase de cocción se que-

man materias orgánicas se obtie-nen colores muy decorativos,también se pueden conseguirotras tonalidades mediante bar-nices, vidriados y esmaltes.

Las tejas deben ser: impermea- bles, resistir a la flexión, tenercantos vivos, rectos y superfi-cies lisas, no ser heladizas,carecer de manchas y si songolpeadas con una herramien-ta, debe dar un sonido claro y metálico.

Tipos de te jas : árabe, plana y flamenca

piezas a una temperaturaaproximada a los 900ºC, llevan-do un control estricto porque deeste depende la calidad final, yaque en esta fase las arcillas ad-quieren la consistencia y resis-tencia.5) E s m a l t a d o , que consiste enaplicar sobre una de las caras dela pieza una composición fusibleen la que intervienen: plomo,estaño y diversos óxidos de hie-

rro, manganeso, cobre y cobalto,lo cual se aplica en frio, a manoo a máquina, por inmersión, porriego y a veces, a pincel. En elcaso de dibujos se adaptan plan-

La fabricación comprende lassiguientes operaciones:

1)E x t r a c c io n y t r i t u r a c ió n

de las arcillas, secado de lasmismas en eras al sol y posterioralmacenamiento en grandesdepósitos, donde se someten alargos periodos de reposo.2)M o l tu r a c io n de las arcillasoportunamente dosificadascontrolando el grado de finura y humedad.3) P r e n s a d o y f o r a c io n de los

bizcochos en prensas de 180 a200 Tm por golpe.4) Secado y cocción de las

tillas perforadas con los dibujosque se superponen.6)Coccion del esmalte, que pue-de ser m u l t i s t r a d o , en el queel material entra en vagonetas,refractarios dentro del horno a980ºC durante 14 horas. Tam-

bién puede ser m o n o s t r a d o :en este caso el material entrasobre unos rodillos de acerorefractario y es sometido al fue-go durante 30 minutos a la tem-

peratura entre 950 y 1050ºC.7) Clasif icación de las piezassegún su calidad, e mb a la j e y puesta en obra.

T E J A S

P r o c e s o d e f a b r i ca c ió n d e l a z u l e jo

Esta capa de esmalte puede serlisa o con dibujos en diferentes

serigrafía).

La parte estructural del azulejo osoporte recibe el nombre de“galleta” o “Bizcocho” y estáformada por arcillas selecciona-das, plásticas , ricas en cuarzo y caolín y en hierro. La capa deesmalte es mucho más fina, cu- bre una de las caras de la pieza y

está formada por óxidos metáli-cos fundidos con silicatos.

Los azulejos corresponden a lacategoría de materiales derevestimiento y protección.

A Z U L E J O S

El azulejo es una pieza de pastacerámica de poco espesor, recu- bierta por una capa de esmalteque le proporciona impermeabi-lidad y resistencia al desgaste.

Página 3

“La gra n

a p l i ca c i ó n d e

L o s m a t er ia les

ce r á m i co s e s en

la i n d u s t r i a d e

l a co n s t r u cci ó n ”

Tejas en e t apa de cocc ión( H o r n o tú n e l )



LOZA

La loza es un producto cerámico decolor blanquecino, muy poroso y ab-sorbente, y con superficies esmaltadaspara mayor impermeabilidad y dureza.La composición de esta semiporcelanaes del 26% de caolín, 30% de cuarzo,26% de feldespato y 18% de arcilla muy plástica, pobre en hierro y con cantida-des considerables de aluminio.

Los elementos sanitarios se formancon moldes de yeso en los que se viertela pasta en forma de colada y se secagradualmente por absorción del mol-de; al cabo de cierto tiempo, se saca lapieza del molde y se elige un esmalteadecuado que tenga la misma dilata-

ción con la finalidad de que no aparez-can grietas. Una vez desecadas, laspiezas pasan a la fase de cocción entre1000 y 1200ºC, obteniéndose el pro-ducto llamado bizcocho, de estructuramuy porosa. A continuación se recu- bren de esmalte las partes deseadas y se someten a una nueva cocción, pero amenor temperatura.La calidad se comprobará por su soni-do largo y metálico.

La porcelana tiene, como materias bási-cas, el caolín 50%, el feldespato 30% y el cuarzo 20%, todas ellas deben serprimera calidad y estar molidas finísi-mamente.

La porcelana sufre una primera coccióna una temperatura de 1100 a 1200 ºC,

seguido del esmaltado y una segundacocción a una temperatura que puedellegar a los 1500 ºC. Propiamente solopueden llamarse porcelanas los produc-tos que han sufrido estas dos cocciones,aunque muchas veces se aplica estemismo nombre a productos obtenidosen una única cocción (siempre quehayan utilizado materias primas deprimera calidad).

Para la construcción solo se emplea laporcelana vitrificada, s e mi po r c e l a na

o loza , destinada a la fabricación de

aparatos sanitarios.

P r o p i e d a d e s y a p l i ca c i o n e s d e l gr e s

El gres es un material cerámico

cuya masa, a diferencia de losazulejos, es compacta y no

porosa; dicha masa se obtiene

por la mezcla de arcillas muy seleccionadas, capaces de vitri-

ficar a bajas temperaturas,

obteniéndose una gran imper-

meabilidad, dureza y durabili-dad.

F a br i c a c i ón

Suele recurrirse a uno o dos

materiales para la fabricación

del gres. Uno de ellos por lo

general, la arcilla refractaria y los demás componentes son

materiales muy fusibles(arcillas especiales y feldespa-

tos)

Se fabrican dos tipos de gres:

El gres porcelánico sin esmaltar, en el

que el color afecta toda la pieza, y elgres esmaltado de monoc oc c i ón , en

el que l a unión entre el esmalte y el

bizcocho es intima, dado que no

ocurre en los procesos de bicocción de

la cerámica porosa.

El bizcocho puede ser de “pasta

blanca” o de “pasta roja” compuesta

esta ultima por una o más arcillas

rojas, cuya coloración es debida a la

contaminación por óxidos de hierro,

mientras que la pasta blanca consiste

en la mezcla de arcillas puras, más laadición de cuarzo y feldespato. La

homogeneidad de las materias primas

es la base de la calidad del material a

obtener, más fácil con pasta blanca

Mater ia les Cerámicos

G R E S

debido a la utilización de cuarzo y feldespato, que son productos másconstantes que las arcillas naturales.

El proceso de fabricación escomplicado y debe ser cuidado, porque el empleo y selección dematerias primas superiores a la delos demás materiales cerámicos,exige un tamaño de partículas muy pequeño en la masa y unahomogeneidad tal que es necesariala molienda por vía húmeda. Laspiezas se moldean por prensado enseco.La cocción antes se realizaba enhornos túnel de amplia sección

donde las piezas se cocíandispuestas en varios pisos, sinembargo existía diferencias detemperatura a lo largo de la seccióndel túnel originando piezas dediferentes características físicas.

E s c a le r a d e G r e s

Gr es r ú s t i co

En la actualidad, la cocción serealiza en hornos monoestratosde rodillos. Las piezas secolocan sobre rodillos dematerial refractario,desplazándose a través delhorno por el movimientogiratorio de los mismos. Así el

calor se reparte uniformementesobre las dos caras de la pieza,por lo que el proceso degresificación del bizcocho y vitrificación del esmalte es máshomogénea.

Dureza 6 a 7 en la escala de Mohs, resistencia al desgastepor abrasión, y resistencia a las heladas, tanto elporcelánico como el esmaltado; resistencia a la flexión; buenas condiciones higiénicas (al no tener poro nopermite penetrar materias extrañas); mejor agarre alcemento.

El gres se ha convertido en en material idóneo paraaplicar en exteriores, ya sea como pavimento orevestimiento de paredes.

De forma general podemos establecer dos grupos depiezas de gres: el primero, de baldosas (piezas grandes), y el segundo, de piezas pequeñas de varios colores y formas que se combinan formando mosaicos.

También se realizan tubos para desagües de aguasresiduales y fabricas de productos químicos, ya que es unmaterial resistente a los ácidos.

L A P O R C E L A N A

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Son materiales cerámicos capacesde resistir temperaturas superioresa 1500ºC sin reblandecerse ni

sufrir cambios de volumen apre-ciables, deben resistir la abrasiónen caliente y tener una conductivi-dad térmica baja.

Los materiales refractarios funda-mentales forman tres grupos prin-

cipales según su composición:ácidos, básicos y neutros. Ácidos: formado por arcillas conalto porcentaje de silicato cálcico.Básico: formado por materialesaluminosos como la bauxita, el

corindón y la magnesita.Neutro: lo forman materiales que

contienen diversos porcentajes decarborundum, grafito y cromitaentre otros.Su fabricación es por prensado enmoldes adecuados, y las fases dedesecación y cocción son similaresala de los productos de alfarería.La forma y tamaño varían según sufabricante.La colocación de estos productosse realiza a base de morteros re-

fractarios con cemento aluminoso.

Su utilización está destinada a laindustria, para revestir materialesnormales sujetos a fuertes tempe-

raturas, como hornos rotatorios decemento, chimeneas o conductosde humos.

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REFRACTARIOS

EDI:T.M.P.P

ABRASIVOS

Son productos destinados a rebajar, pulir y cortarotros elementos de menor dureza.

Se trata de materiales abrasivos: el diamante parausos industriales, el corindón, el carborundum(carburo de silicio), la alúmina fundida, el sílice(arena cuarcita pedernal)..

Los materiales abrasivos se encuentran en elmercado en forma de productos aglutinados (ruedas,discos, bloques), revestimiento de papel o tela y engrano.Para su fabricación se mezclan los granos de abrasióncon una pasta de base de arcilla, cuarzo, feldespato,se moldean por colada o prensado y se cuecen a1250ºC aproximadamente

Los Materiales Ceramicos

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