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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA

INFORME DE PRÁCTICA PRE - PROFESIONAL REALIZADO EN EL CENTRO EXPERIMENTAL DE CERAMICA –UNSCH

“Formulación de Pasta para Elaboración de bolas de Porcelana para Molino, con Materia Prima Nacional”

PRESENTADO POR: Arnold Anthony DIPAZ VALDIVIA

AYACUCHO – PERÚ 2018

DEDICATORIA

A Dios, a mis padres Lucio Dipaz Cisneros y Julia Valdivia Palomino, a mis hermanos Luis, Jaime y Diane quienes me han brindado siempre su amor y apoyo incondicional.

AGRADECIMIENTO

A Dios, que siempre está junto a mi e hizo posible que culminara mis estudios; a mi Alma

Mater

“UNIVERSIDAD

NACIONAL

DE

SAN

CRISTÓBAL

DE

HUAMANGA” por haberme acogido en sus aulas, a la Facultad de Ingeniería Química y Metalurgia y en especial a los docentes de la Escuela Profesional INGENIERA QUÍMICA, por haber contribuido con sus valiosos conocimientos en mi formación profesional. Así mismo mis agradecimientos al Personal, Docente y Administrativo del Centro Experimental de Cerámica de la UNSCH, que me brindó el apoyo en este trabajo de investigación.

Arnold Anthony Dipaz Valdivia

INDICE

INTRODUCCIÓN.............................................................................................................9 Objetivos.........................................................................................................................10 Objetivo general...........................................................................................................10 Objetivos específicos...................................................................................................10 CAPITULO I...................................................................................................................11 I.

GENERALIDADES DEL CENTRO EXPERIMENTAL DE CERÁMICA.......11 1.1. Reseña histórica................................................................................................11 1.2. Localización y ubicación del centro experimental de cerámica.......................12 1.3. Plan de funcionamiento de producción del centro experimental de cerámica..13 1.3.1. Lineamiento político del centro experimental de cerámica...........................14 1.4. Organización del centro experimental de cerámica..........................................14 1.4.1. Organización:.................................................................................................14 1.4.2. Cuadro orgánico:............................................................................................14 1.4.3. Líneas de autoridad, responsabilidad y coordinación....................................15

1.5.

Organigrama del centro experimental de cerámica..........................................16

CAPITULO II..................................................................................................................17 II.

MARCO TEÓRICO.........................................................................................17

2.1

La cerámica.......................................................................................................17

2.1.1.

La cerámica y sus utilidades....................................................................17

2.2.

Cerámica Blanca...............................................................................................17

2.3.

Porcelana...........................................................................................................18

2.3.1.

Porcelana de hotel....................................................................................18

2.3.2.

Porcelana dura..........................................................................................19

2.3.3.

Porcelana blanda......................................................................................19

2.3.4.

Porcelana eléctrica de alta tensión...........................................................20

2.3.5.

Porcelana eléctrica de baja tensión..........................................................20

2.3.6.

Porcelana vítrea........................................................................................20

2.3.7.

Porcelana huesos......................................................................................21

2.3.8.

Porcelana Química...................................................................................21

2.4.

Desarrollo de una Pasta....................................................................................21

2.4.1.

Materia primas plásticas..........................................................................22

2.4.1.1.

La arcilla..................................................................................................23

2.4.1.2.

Caolín.......................................................................................................23

Características y propiedades...................................................................................23 2.4.1.3.

Bentonita..................................................................................................24

2.4.2.

Materias primas no plásticas....................................................................24

2.4.2.1.

Cuarzo......................................................................................................25

Características y propiedades...................................................................................25 2.4.2.2.

Feldespato................................................................................................26

Características y Propiedades...................................................................................26 2.4.3.

Materias primas plásticas no arcillosas....................................................27

2.4.3.1.

Talco........................................................................................................28

2.4.4. Otros...............................................................................................................29 2.4.3.1. Óxido de Zinc..............................................................................................29 2.5.

Propiedades de la Porcelana Química...............................................................29

2.6.

Resistencia mecánica........................................................................................29

2.7.

Tipos de horno..................................................................................................30

2.7.1.

Hornos rotativos.......................................................................................30

2.7.2.

Hornos de Túnel.......................................................................................31

2.7.3.

Hornos estacionarios................................................................................31

CAPITULO III................................................................................................................32 III. DESCRIPCION DEL PROCESO DE PRODUCCION DE ELABORACIÓN DE BOLAS DE PORCELANA.............................................................................................32 3.1.

Procedencia de materia prima...........................................................................32

3.2.

Almacenamiento de materiales.........................................................................32

3.3.

Tratamiento de materias primas........................................................................32

3.4.

Chancado y pulverizado...................................................................................32

3.5.

Tamizado..........................................................................................................33

3.6.

Molienda...........................................................................................................33

3.7.

Maduración o envejecimiento de la barbotina..................................................34

3.8.

Determinación de Densidad de materia prima..................................................34

3.9.

Colaje o vaciado...............................................................................................34

3.10.

Secado de piezas...........................................................................................34

3.11.

Amasado y conformado................................................................................35

3.12. Porcentaje de contracción lineal y pérdida en peso a medio ambiente y calcinado a 1000 ºC.....................................................................................................35 3.13.

Determinación de plasticidad de la pasta......................................................36

3.14.

Elaboración bola para molino en moldes......................................................37

3.15.

Cocción.........................................................................................................37

3.16.

Control calidad..............................................................................................38

3.17. Diagrama de flujo de formulación de pasta para elaboración de bolas de porcelana......................................................................................................................38 CAPITULO IV................................................................................................................39 IV.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN........................................................................39

4.1.

Pruebas para la elaboración de bolas de porcelana...........................................39

4.1.1. Primera prueba para la obtención de pasta y bolas de porcelana...................39 4.1.2. Segunda prueba para la obtención de pasta y bolas de porcelana..................41 4.1.3. Tercera prueba para la obtención de pasta y bolas de porcelana...................43 4.1.4. Cuarta prueba para la obtención de pasta y bolas de porcelana.....................45 4.1.5. Quinta prueba para la obtención de pasta y bolas de porcelana.....................47 4.1.6. Sexta prueba para la obtención de pasta y bolas de porcelana.......................49 4.1.7. Séptima prueba para la obtención de pasta y bolas de porcelana..................51 4.1.8. Octava prueba para la obtención de pasta y bolas de porcelana....................53 4.1.9. Novena prueba para la obtención de pasta y bolas de porcelana...................55 4.2. Resultado de caracterización de las formulaciones..............................................57 4.3. Ciclo de quema 1000ºC........................................................................................59 4.12. Temperatura alcanzada para la vitrificación de bolas para molino....................61 CAPITULO V.................................................................................................................63 V. APORTES AL CENTRO EXPERIMENTAL DE CERÁMICA............................63 5.

Apoyo en la práctica de laboratorio.....................................................................63

Conclusiones................................................................................................................64 Recomendaciones........................................................................................................65 Referencia bibliográfica...............................................................................................66 Anexos.........................................................................................................................67

Lista de tablas

Tabla 1 Primera Formulación de pasta para bolas de porcelana.....................................39 Tabla 2 Primera formulación: Contenido de humedad y límite líquido, de la pasta para bolas de porcelana...........................................................................................................39 Tabla 3 Primera formulación Determinación del límite liquido en la gráfica a 25 golpes .........................................................................................................................................40 Tabla 4 Primera formulación, Análisis en laboratorio de la pasta para bolas de porcelana..........................................................................................................................40 Tabla 5 Primera formulación, contenido de humedad y límite plástico de la pasta para bolas de porcelana...........................................................................................................40 Tabla 6 Primera formulación, constante física y determinación índice de plasticidad...41 Tabla 7 Segunda formulación de pasta para bolas de porcelana.....................................41 Tabla 8 Segunda formulación, Contenido de humedad y límite liquido de la pasta para bolas de porcelana...........................................................................................................42 Tabla 9 Segunda formulación: Contenido de humedad y número de golpes de la pasta para bolas de porcelana..................................................................................................42 Tabla 10 segunda formulación Análisis en laboratorio de la pasta para bolas de porcelana..........................................................................................................................42 Tabla 11 Segunda formulación: Contenido de humedad y límite plástico de la pasta para bolas de porcelana...................................................................................................43 Tabla 12 segunda formulación Constante física y determinación índice de plasticidad. 43 Tabla 13 Tercera formulación de pasta para bolas de porcelana.....................................43 Tabla 14 Tercera formulación: Contenido de humedad y límite líquido de la pasta para bolas de porcelana...........................................................................................................44 Tabla 15 Tercera formulación contenido de humedad y número de golpes de la pasta para bolas de porcelana...................................................................................................44 Tabla 16 tercera formulación: Análisis en laboratorio de la pasta para bolas de porcelana..........................................................................................................................44 Tabla 17 tercera formulación Contenido de humedad y límite plástico de la pasta para bolas de porcelana...........................................................................................................45 Tabla 18 tercera formulación Constante física y determinación índice de plasticidad...45 Tabla 19 Cuarta formulación de pasta para bolas de porcelana......................................46

8

Tabla 20 Cuarta formulación: Contenido de humedad y límite líquido de la pasta para bolas de porcelana...........................................................................................................46 Tabla 21 cuarta formulación: Contenido de humedad y número de golpes de la pasta para bolas de porcelana...................................................................................................46 Tabla 22 Cuarta formulación: análisis en laboratorio de la pasta para bolas de porcelana..........................................................................................................................47 Tabla 23 Cuarta formulación: Contenido de humedad y límite plástico de la pasta para bolas de porcelana ..........................................................................................................47 Tabla 24 cuarta formulación: Constante física y determinación índice de plasticidad.. .47 Tabla 25 Quinta formulación de pasta para bolas de porcelana......................................48 Tabla 26 Quinta formulación: Contenido de humedad y límite líquido de la pasta para bolas de porcelana...........................................................................................................48 Tabla 27 Quinta formulación: Contenido de humedad y número de golpes de la pasta para bolas de porcelana...................................................................................................48 Tabla 28 Quinta formulación: Análisis en laboratorio de la pasta para bolas de porcelana..........................................................................................................................48 Tabla 29 Contenido de humedad y límite plástico de la pasta para bolas de porcelana..49 Tabla 30 Quinta formulación: Constante física y determinación índice de plasticidad.. 49 Tabla 31 sexta formulación de pasta para bolas de porcelana.........................................49 Tabla 32 sexta formulación: Contenido de humedad y límite líquido de la pasta para bolas de porcelana...........................................................................................................50 Tabla 33 sexta formulación: Contenido de humedad y número de golpes de la pasta para bolas de porcelana...........................................................................................................50 Tabla 34 sexta formulación: Análisis en laboratorio de la pasta para bolas de porcelana . .........................................................................................................................................50 Tabla 35 sexta formulación: Contenido de humedad y límite plástico de la pasta para bolas de porcelana .........................................................................................................50 Tabla 36 sexta formulación: Constante física y determinación índice de plasticidad ....51 Tabla 37 Séptima formulación de pasta para bolas de porcelana....................................51 Tabla 38 Séptima formulación: Contenido de humedad y límite líquido de la pasta para bolas de porcelana ..........................................................................................................52

9

Tabla 39 séptima formulación: Contenido de humedad y número de golpes de la pasta para bolas de porcelana. .................................................................................................52 Tabla 40 Séptima formulación: Análisis en laboratorio de la pasta para bolas de porcelana..........................................................................................................................52 Tabla 41 séptima formulación: Contenido de humedad y límite plástico de la pasta para bolas de porcelana ..........................................................................................................52 Tabla 42 séptima formulación: Constante física y determinación índice de plasticidad . .........................................................................................................................................53 Tabla 43 Octava formulación de pasta para bolas de porcelana ....................................53 Tabla 44 Octava formulación: Contenido de humedad y límite líquido de la pasta para bolas de porcelana ..........................................................................................................54 Tabla 45 Octava formulación: Contenido de humedad y número de golpes de la pasta para bolas de porcelana...................................................................................................54 Tabla 46 Octava formulación: Análisis en laboratorio de la pasta para bolas de porcelana..........................................................................................................................54 Tabla 47 Octava formulación Contenido de humedad y límite plástico de la pasta para bolas de porcelana...........................................................................................................54 Tabla 48 Octava formulación: Constante física y determinación índice de plasticidad..55 Tabla 49 Novena Formulación de pasta para bolas de porcelana...................................55 Tabla 50 Novena formulación: Contenido de humedad y límite líquido de la pasta para bolas de porcelana...........................................................................................................56 Tabla 51 Novena formulación: Contenido de humedad y número de golpes de la pasta para bolas de porcelana...................................................................................................56 Tabla 52 Novena formulación: Análisis en laboratorio de la pasta para bolas de porcelana..........................................................................................................................56 Tabla 53 Novena formulación: Contenido de humedad y límite plástico de la pasta para bolas de porcelana...........................................................................................................56 Tabla 54 Novena formulación: Constante física y determinación índice de plasticidad.57 Tabla 55 Resultados de la formulación contracción lineal..............................................57 Tabla 56 Resultados de la formulación contracción en volumen....................................58 Tabla 57 Resultados de la formulación en peso..............................................................58 Tabla 58 resultados de resistencia mecánica...................................................................59

10

Tabla 59 ciclo de quema T vs t. (1000ºC).......................................................................60 Tabla 61 ciclo de quema T vs t .(1200ºC).......................................................................61

Lista de figuras Figura 1 Ubicación Vista satelital...................................................................................13 Figura 2 Organigrama del centro experimental de cerámica........................................16 Figura 3 Molienda de materia prima..............................................................................33 Figura 4 Objeto de prueba...............................................................................................35 Figura 5 Cocción de bolas de porcelana..........................................................................37 Figura 6 Diagrama de flujo..............................................................................................38 Figura 7 Curva de cocción T vs t (1000ºC).....................................................................60 Figura 8 Curva de cocción T vs t (1200ºC) ....................................................................62 Figura 9 Horno mufla a 1200ºC......................................................................................67 Figura 10 Bolas de porcelana..........................................................................................67 Figura 11 ladrillos contracción lineal..............................................................................67 Figura 12 moldes para elaboración bolas de porcelana...................................................68 Figura 13 Muestra testigo y bolas de porcelana..............................................................68 Figura 14 Resistencia mecánica......................................................................................68 Figura 15 Prueba de resistencia mecánica.......................................................................69 Figura 16 Prueba de resistencia mecánica.......................................................................69 Figura 17 Prueba de calidad en el taller mecánico..........................................................69

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INTRODUCCIÓN El presente informe de prácticas pre-profesionales tiene como finalidad el desarrollo de nuevos proyectos de investigación de la planta de cerámica de la Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga con el fin de contribuir al desarrollo de la misma la elaboración de nuevos productos.

El presente trabajo “Formulación de Pasta para Elaboración de bolas de Porcelana para Molino, con Materia Prima Nacional” ha sido desarrollado debido a que no existe en el país una industria de fabricación de productos de tipo porcelana, motivando así la investigación de este tema de manera que se pueda contribuir a la fabricación de nuevos materiales.

Esta publicación está diseñada para que el lector tome contacto con el tema en el siguiente orden marco conceptual, tópico se selección de materias primas, metodología de formulación de pasta para concluir los métodos de control de calidad del producto acabado.

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Objetivos

Objetivo general 

Realizar las prácticas Pre-profesional en el Centro Experimental de

Cerámica, con el fin de complementar y afianzar los conocimientos adquiridos. 

Obtener una formulación de pasta, que permite la elaboración de bolas de

porcelana para molino, aportando de esta manera al desarrollo del Centro Experimental de Cerámica.

Objetivos específicos 

El objetivo de este informe es elaborar bolas para molino.



Controlar la de calidad de la producción de bolas de porcelana para molienda para molienda.



Obtener una nueva formulación tipo Porcelana Química para elaboración de materiales de laboratorio.

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CAPITULO I

GENERALIDADES DEL CENTRO EXPERIMENTAL DE CERÁMICA I.1. Reseña histórica El Centro Experimental de Cerámica de la Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga, entre en actividad el 30 de enero de 1961, gracias a un acuerdo entre el real gobierno de Dinamarca y las Naciones Unidas, contando con el respaldo del gobierno peruano. En un centro de enseñanza, investigación, proyecto social y desarrollo complementario, un programa de producción gracias a los que es posible transmitir a la comunidad local, regional nacional, las bondades de las técnicas experimentales a lo largo de sus 57 años de continuo labor. Merece especial comentario el esfuerzo del real gobierno de Dinamarca que mereced a los equipos dándose así como la enseñanza de sus técnicas dejaron la interesante planta debido a lo que es posible la experimentación de formulaciones de pretenden el uso de un 100% de los recursos de metálicos de la localidad. En su origen en lo académico, estuvo orientado a la formación de Ingeniero Ceramistas, posteriormente de limito solo a ofrecer asignaturas de cerámica en el área de capacitación de cerámica a los estudiantes de Ingeniera Química La Escuela de Profesional de Ingeniería Química en sus planes de estudio, ha considerado asignaturas de cerámica como parte de su estructura curricular En sus primeros años el centro experimental de cerámica trabajo con materiales cerámicos de diferentes procedencias. Desde hace varios años de ha venido intensificando el estudio experimental orientado al uso de aquellos que provienen de la localidad, pero este estudio es incompleto lamentablemente por carencia de

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quipos, materiales de laboratorio que no permiten realizar ensayos, no obstante estas limitaciones, se ha efectuados ensayos sobre tecnología cerámica llegando a obtener resultados satisfactorios en la producción. El centro experimental de cerámica participa activamente mediante exposiciones y venta durante el año, particularmente en fecha como semana santa, semana jubilar de la fundación de la universidad, la semana de la facultad de Ingeniería Química y Metalurgia y el aniversario de la libertad americana, etc. La labor completaría del centro experimental de cerámica es la producción, la que se ha incrementado significativamente, de preferencia en la línea de cerámica utilitaria contando con un gran numero en líneas de producción I.2.

Localización y ubicación del centro experimental de cerámica El centro experimental de cerámica, se encuentra ubicado al nor-orste de la

provincia de huamanga, en el departamento de Ayacucho. La extensión que ocupa es de 190 m2 y se encuentra formado parte de la infraestructura de la Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga. Este centro experimental, empezó con sus actividades hace muchos años, obteniéndose desde entonces productores cerámicos de ornamentación y uso domésticos. Las Áreas que comprende este centro experimental, son las siguientes. 

Matriceria.



Sección de preparación de pastas.



Depósitos de pastas.



Sección de torneado.



Sección de tamices.

15



Sección de colaje.



Sección de secado.



Sección de cochura (hornos).



Sección de decorados.



Sección de barnizados.



Laboratorio.

Figura 1 Ubicación Vista satelital

I.3.

Plan de funcionamiento de producción del Centro Experimental de Cerámica El centro experimental de cerámica como unidad de producción de la facultad de

Ingeniería Química y Metalurgia de la universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga, de acuerdo al reglamento de funcionamiento de la unidad de bienes y servicios de facultad. Aprobado en consejo de la facultad de Ingeniería Química y

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Metalurgia, documento que permite orientar la operación de las actividades del centro experimental de acuerdo a las metas trazadas. El plan de funciona miento, permitirá alcanzar los fines previstos en el reglamento de funcionamiento de las unidades de producción el cual es concordante con los lineamiento de política de la universidad. I.3.1. Lineamiento político del centro experimental de cerámica  Apoyar en la actividad académica a la Facultad de Ingeniería Química y Metalurgia.  Apoyar y prestar servicios en trabajos de investigación y tesis.  Brindar y prestar servicios a la comunidad local, regional y nacional. I.4.

Organización del centro experimental de cerámica

I.4.1. Organización: El centro experimental de cerámica tiene la estructura en base a los lineamientos de organización y funciones del personal. I.4.2. Cuadro orgánico: El cuadro orgánico del Centro Experimental de Cerámica es la siguiente. Rectorado: Rector de la Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga Decanatura: Decano de la Facultad de Ingeniería Química y Metalurgia. Jefatura: Responsable de planta Colaboración: Instructores de área. Apoyo: Personal de producción, administrativo y servicios.

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CAPITULO II MARCO TEÓRICO 2.1 La cerámica La palabra cerámica proviene del griego keramos o arcilla, que generalmente se endurece por cocción. En la actualidad se aplica en productos utilitarios o artísticos, hechos con este material como también los objetos de uso cotidiano, vajilla, esculturas, azulejos, asimismo los ladrillos, sanitarios, aisladores térmicos y eléctricos y muchos objetos más utilizados en la industria. Sin duda la artesanía hecha de este material, con todas sus variantes de arcillas, técnicas, usos, decorados y calidades forman parte del concepto general de la cerámica. (Palomino, 2005) II.1.1.

La cerámica y sus utilidades

Los materiales para la elaboración de la cerámica son: las arcillas, caolín, feldespato, sílice, carbonato entre otros. Según la composición, el uso, la temperatura del horno y la deformación de estos materiales al momento de la cocción y que se determina su uso: para loza vajilla de porcelana, gres, ladrillos u otros objetos de uso industrial. Menciono algunos de ellos: la cerámica artística y decorativa, porcelana vítrea ,porcelana blanda, porcelana de huesos, porcelana dura, porcelana eléctrica, porcelana química, aisladores de porcelana de baja tensión,etc. (Palomino, 2005) II.2.

Cerámica Blanca

La cerámica blanca comprende la porcelana, la loza, el gres fino y la alfarería blanca, tiene las siguientes características: i.

Las materias primas adquieren color blanco después de cocidas.

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ii.

Dichas materias primas debidamente mezcladas son plásticas cuando se

humedecen con agua y se les pueden dar forma con presión leve para hacer diferentes artículos. iii.

Las piezas así formadas conservan su forma después de secas y aumentan

su resistencia cuando se cuecen a temperatura elevadas. Los tipos de cerámica blanca se dividen en dos clases: artículos triaxiales y no triaxiales. El término triaxial significa que la pieza está compuesta de tres ingredientes: sílice, arcilla y feldespato, a veces con fundentes secundarios como cal y magnesia, pero solo en pequeña cantidad. Los artículos no triaxiales contienen otros componentes tales como: talco, ceniza de hueso, pirofilita y alúmina. (Inga &Saetama, tesis). II.3.

Porcelana

La porcelana es un material cerámico tradicionalmente blanca, compacta, duro, impermeable, de baja elasticidad y altamente resistente al ataque químico y al choque térmico. La porcelana se obtiene a partir de una pasta muy elaborada compuesta por caolín, feldespato y cuarzo. La porcelana se cuece a una temperatura mucho más alta, alrededor de 1800 °C. La porcelana se suele decorar. (Inga &Saetama, tesis) La clasificación de la porcelana es muy amplia, entres estas podemos mencionar. II.3.1. Porcelana de hotel La industria de la porcelana de hotel surgió de la necesidad de una vajilla duradera en los restaurantes.

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Por eso se eligió una pasta triaxial con fundente auxiliar, como la dolomita, para completar la vitrificación. La pasta madura a cono 10 a 12 con una absorción inferior al 0.2%. Hoy en algunas pastas de porcelana de hotel se sustituye parte del pedernal por alúmina calcinada. La adición de la alúmina aumenta la resistencia a la flexión hasta un 100% y realza la blancura. La mayor resistencia permite elaborar piezas más delgadas, pero con la misma duración que las fabricas con pasta convencionales. (Palomino, 2005) II.3.2. Porcelana dura Esta pasta triaxial, cocida a alta temperatura fue inventada por los chinos y se fabricaba en Alemania a mediados del siglo dieciocho. (Palomino, 2005) Es una pasta blanca pura, completamente vitrificada, resistente y dura; es la más solicitada de las patas triaxiales (caolín, feldespato y cuarzo) y requiere materias primas muy puras, fabricación experimentada y cocción entre cono 9 y 16. (Inga &Saetama, tesis) La fórmula clásica para las pastas, según Holdrigdge y Zapp,es: 50% de arcilla, 25 % de cuarzo y 25% de feldespato, como las materias primas no suelen ser siempre puras las proporciones actuales varían considerablemente. (Palomino, 2005) II.3.3.

Porcelana blanda

Porcelana blanda es el término que abarca cierto número de pasta diferentes, todas las cuales son vítreas, blancas y translucida. Se vitrifican por debajo del cono 12 y la mayoría lo hace en la cocción a bizcocho y subsiguientemente se esmaltan a una temperatura menor. (Singer, 1979)

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II.3.4.

Porcelana eléctrica de alta tensión

La demanda de aisladores de alta tensión se hizo más apremiante. El aislador de alta tensión debe tener buenas características eléctricas y resistencia mecánica. Se caracteriza por su blancura, traslucidez, refracteriedad y se reducen ligeramente a fin de poder emplear fundentes que proporcionen mejores propiedades eléctricas. Las destinadas a moldeo plástico contienen 30% de arcilla grasa y las de colada solo 20% el porcentaje medio de feldespato son de orden de 35% para una porosidad nula en las condiciones normales de cochura de conos 10 a 11, solo se fabrica cerámica de un solo paso de cochura. (Palomino, 2005) II.3.5.

Porcelana eléctrica de baja tensión

Son aisladores eléctricos obtenidos por prensado en polvo como interruptores y portalámparas, bloques de fusibles. Estas piezas se fabrican en grandes cantidades. Las pastas triaxiales empleadas madura entres los conos 10 a 12 con estructura densa sin poro. (Palomino, 2005) II.3.6.

Porcelana vítrea

Esta pasta se ha desarrollado en gran parte por razones utilitarias a fin de diponer de un material y relativamente impermeable que pueda convertirse fácilmente en material sanitario y loza, posee una pasta blanca, opaca, vitrificada, con absorción de agua comprendida entre 0 y 1.0% Las patas de porcelana vítrea se basan en mezcladas de caolín, arcillas grasas, cuarzo y feldespato, con bastante frecuencia se emplea carbonato cálcico y ocasionalmente talco; las temperaturas de cocción varían desde el cono 5 al 12, siendo la más usada usuales 8 al 10. (Singer, 1979)

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II.3.7. Porcelana huesos Se caracteriza por su traslucidez, ofrece oportunidad por una gama de colores bajo el vidriado, mucho más variada que la porcelana dura, y los colores aplicados sobre los vidriados se funden también durante su vitrificación. Posee la máxima resistencia al impacto y al descochado de todos los materiales finos europeos para vajillas. Los componentes tradicionales de la pasta son ceniza de huesos, caolín y piedra de Cornwall, la temperatura de cocción del biscocho es relativamente baja, entre 1200 a 1250, aunque mayor que la barnizado, tras su cocción da un color blanco. (Inga &Saetama, tesis) II.3.8. Porcelana Química El mayor interés en las propiedades requeridas para la porcelana a utilizar en laboratorios o industrias químicas se dirige hacia la resistencia mecánica y resistencia al choque térmico, si bien presenta también importancia la blancura. Se hace por consiguiente preciso eliminar totalmente el cuarzo libre en la pasta cocida. Si éste tiene un contenido de sílice elevado puede introducirse en forma de vidrio de sílice con su muy bajo coeficiente de expansión. Es necesario una cocción a temperatura elevada combinando un prolongando periodo de recalentamiento para lograr la disolución máxima del cuarzo y su conversión en mullita. Las porcelanas cocidas al cono 13 y 14 presentan un coeficiente de expansión notablemente menor que las cocidas al cono 9. (Singer, 1979)

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II.4.

Desarrollo de una Pasta

El término “pasta” abarca tanto la mezcla de materias primas preparada para la fabricación de cualquier producto, como también la parte principal de dicho producto. Las pastas tradicionales tienen nombres distintos que han venido a significar características particulares de color, textura y moldeabilidad. Estas pastas están basadas principalmente en arcilla, o en el diagrama triaxial de feldespatocuarzo-sustancia arcilla. (Inga &Saetama, tesis) II.4.1. Materia primas plásticas En la cerámica moderna muchas otras materias primas juegan un importante papel, pero el de la arcilla es todavía un papel principal. El termino arcilla se aplica a aquellos depósitos que poseen la singular propiedad de la plasticidad. Este envejecimiento es debido a la acción mecánica del agua, movimientos terrestres, viento, cambio de temperatura. II.4.1.1.

La arcilla

Las arcillas son fruto de los agentes meteorización físico-químicos actuantes sobre la roca madre original y se las puede considerar como unas acumulaciones naturales, consolidadas o no, de tamaño de grano fino (< 1 µm según los químicos que estudian los coloides, < 2 µm según los mineralogistas e investigadores del suelo, y < 4 µm, según los sedimentologistas) y constituidas por variados minerales arcillosos (silicatos alumínicos hidratados, con iones principalmente de Mg, Fe, K y Na).

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Para un ceramista, una arcilla es un material natural que cuando se mezclan con agua en la cantidad adecuada se convierte en una pasta plástica. Una de las principales propiedades físicas de las arcillas es la plasticidad, ya que permite moldear los objetos cerámicos en diferentes formas. Esta plasticidad depende de su composición mineralógica, la cristalinidad de sus minerales, presencia de materia orgánica. (Palomino, 2005) II.4.1.2.

Caolín

El caolín, Al2O3.2SiO2.2H2O, tierra de porcelana, es un mineral blanco que ha surgido del vidriado de feldespato o de rocas feldespáticas, como el granito. (Hald, 1977). El nombre chino “kao-liang”, que significa “cima alta, designación local dela rea donde se encontró un tierra de porcelana blanca. Los caolines o tierras de porcelana, reservándose frecuentemente la última expresión para el producto del Cornwall, son arcillas de calcinación blanca, generalmente de baja plasticidad, y alta refractariedad cono 34 a 35 (Singer, 1979). Características y propiedades Es un material mate de color blanco, amarillento o grisáceo, presenta un aspecto pulverulento con partículas grandes. Uno de los factores que influye tanto en la plasticidad como en la resistencia mecánica de un caolín, es la granulometría y la forma de la partícula, mientras más finas son las partículas, más alto es el módulo de rotura y más plástico es el caolín. Tras la cocción es el caolín el que proporciona a la porcelana su coloración blanca, además mantiene la rigidez y estabilidad en la pasta a alta temperatura, pues es un material muy refractario (1750-1770°C) y en la práctica raramente se utiliza

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el caolín por si sólo, siempre forma parte de alguna composición para pastas cerámicas, su punto de fusión esta por encima de los 1800º C. La mayoría de estos caolines crudos se tratan poniéndolos al principio en suspensión mediante operaciones adecuadas de mezclado, lavado, pulverización y dispersión. (Inga & Saetama, Tesis ) II.4.1.3.

Bentonita

Esta arcilla se deriva de cenizas volcánicas. Se encuentra ampliamente distribuida, existiendo en capas que van desde unos cuantos centímetros hasta tres metros de espesor. El principal mineral de arcilla de la bentonita es la montmorillonita. Esta hace que la arcilla absorba agua con facilidad y se hinche hasta cuatro o cinco veces su volumen en seco. (Singer, 1979) Es un material natural que mezclado con agua se convierte en una pasta plástica, este sería el caso de un ceramista. Por otra parte desde la visión industrial, es un grupo de minerales industriales con diferentes características mineralógicas y genéticas, con una gran variedad de aplicaciones y propiedades tecnológicas. II.4.2. Materias primas no plásticas Existen varias materias primas no plásticas principales y numerosas secundarias, utilizadas en la industria cerámica. Utilizadas en las pastas arcilla reducen la plasticidad y con ella el tiempo de secado y la contracción durante el mismo; aumentan la resistencia en fresco y algunas veces también la resistencia tras la cochura; modifican el intervalo y la temperatura de envejecimiento, y las propiedades del producto cocido.

25

Los tres materiales más importantes para la industria cerámica fina, sílice, feldespato y cenizas de huesos se estudian en primer lugar. Existen también numerosos materiales no plásticos que, cuando se mezclan con uno plástico, constituyen el componente principal de ciertos cuerpos cerámicos. (Singer, 1979) II.4.2.1.

Cuarzo

El dióxido de silicio es el principal componente de las rocas magmáticas, las cuales constituyen el 90% de la corteza terrestre. (Inga & Saetama, Tesis ) En la naturaleza se presenta en dos variedades: cristalinas y amorfas entre las primeras tenemos el cuarzo, cristal de roca, cuarzo ahumado, amatista, etc. (Palomino, 2005) Características y propiedades El cuarzo es un mineral de estructura compacta, duro y rígido, debido a la fuerza de sus enlaces su punto de fusión es muy elevado; es un material antiplástico y refractario esencial para la formación de vidrios, aumenta la tensión superficial y disminuye fuertemente la elasticidad, incrementa la resistencia de pastas y esmaltes a los agentes químicos. Todas sus propiedades se ven influidas por su granulometría; siendo así los granos grandes de cuarzo aceleran una dilatación brusca, mientras que los granos muy finos dan lugar a una mayor dilatación. Cuando el cuarzo pasa a formar parte en la composición de esmaltes en forma de vidrio reduce la dilatación térmica del esmalte; pero si se encuentra en forma cristalina aumenta la dilatación.

26

Además actúa como modificador de ciertos colores y aumenta la blancura de ciertos esmaltes. La sílice ha sido considerada como un provechoso constituyente e indispensable de la pasta cerámica. La función de la sílice depende hasta cierto punto del tipo de cerámica en el que se es introducido. En variedades porosas, actúa como un relleno; en cerámica densa, tal como la porcelana, ayuda a la formación de vidrio así como también puede mejorar la resistencia mecánica. En la pasta de porcelana es el cuarzo el que evita que las piezas se contraigan o deformen. Por lo tanto, el comportamiento de la sílice y en consecuencia del cuarzo en la cocción, está caracterizado por sus transformaciones y procesos de disolución con los otros componentes de la pasta. (Inga & Saetama, Tesis ) II.4.2.2.

Feldespato

Son minerales ígneos, muy comunes en las rocas primarias en las que aparece junto a cuarzo y micas. En la naturaleza se presenta rarísimas veces yacimientos de mineral puro. Generalmente se encuentran mezclas variables de aluminosilicatos de sodio, potasio, calcio y litio. En el feldespato tiene nombre mineral como Ortosa, Albita, Anortita, Celsiana, Petalita (Galindo,1994) Características y Propiedades La fundencia es la propiedad más importante de un feldespato, ya que ayuda a la fusión de la arcilla a menor temperatura de la que se formaría, si no tuviera dicho

27

material. Esta propiedad está dada porque el feldespato contiene álcalis insolubles que disminuyen el punto de fusión. El feldespato es un fundente que forma fases cristalinas densas, disminuyendo la porosidad de las piezas cerámicas. La fusión del feldespato ayuda a que se fundan el cuarzo y el caolín para la formación de la mullita secundaria que aporta muchas de las propiedades de las piezas cerámicas. El feldespato potásico forma una fase vítrea de alta viscosidad, provocando un alto grado de vitrificación y no produce deformaciones de las piezas. Lo que es más difícil de obtener con el feldespato sódico, ya que tiene un punto de fusión inferior, dado un vidrio menos viscoso y con un intervalo de fusión más estrecho. El feldespato adicionado a una pasta de arcilla aumenta la resistencia mecánica, tanto en crudo como luego de la cocción, ya que actúa como una carga y provoca una mayor unión de las partículas entre sí por un aumento de tensión superficial y por la distribución del feldespato fundido en los poros. (Inga & Saetama. Tesis ) II.4.3. Materias primas plásticas no arcillosas Existen otros minerales con estructura afines a las de los minerales de arcillas, los cuales son un tanto plásticos. Se trata de los silicatos de magnesio hidratados talco y esteatita, y del silicato de aluminio pirofilita. Sus estructuras son laminare, conduciendo a la exfoliación en hojas, y pueden ser moldeados por presión en estadio húmedo, particularmente si están finamente molido; la inclusión de estas sustancias en una pasta cerámica no rebaja tanto la plasticidad de la arcilla como lo hace adición de un ingrediente verdaderamente plástico. (Singer , 1979)

28

II.4.3.1.

Talco

El talco es un silicato de magnesio de estructura laminar, puede presentarse asociado a impurezas que introduzcan hierro, calcio y alcalinos. Es de color blanco tras la cocción a 1350ºc Talco: 3MgO.4SiO2.H2O El talco adicionado a pastas cerámicas aumenta su resistencia a los ácidos y reduce la expansión por humedad. Si es el constituyente principal se obtiene composiciones aptas para aisladores eléctricos. (Galindo, 1994) Como un constituyente principal 1.

Cuando el talco es componente más abundante (70 a 90 %) se obtienen

pastas muy adecuadas como aisladores eléctricos y al tipo de pasta se la denomina esteatita. 2.

Cuando la composición de la pasta se aproxima a la de la cordierita

(2MgO.2Al2O3.5SiO2), se obtienen pastas de baja expansión térmica y, por lo tanto, alta resistencia al choque térmico, junto con buenas propiedades eléctricas. En menores cantidades 3.

La acción fundente de la magnesia rebaja la temperatura de

envejecimiento, reduce la porosidad y aumenta la resistencia de los cuerpos semivítreos pero acorta el campo de cochura de los cuerpos vítreos. 4.

Pastas de elevado calor específico.

5.

Pastas de alta resistencia al ataque ácido.

6.

6. Pastas de menor expansión por la humedad y, por lo tanto, menos

cuarteos tardíos. (Inga & Saetama. Tesis 2009)

29

2.4.4. Otros 2.4.3.1. Óxido de Zinc El óxido de zinc es un compuesto químico de color blanco, se le conoce como zinc blanco, es poco soluble en agua pero muy soluble en ácidos. Se le encuentra en estado natural en la cincita. Su función en cerámica es la de fundente, en bajos porcentajes mejora la opacidad y la blancura; en cantidades mayores genera cuerpos más refractarios, además puede producir efectos de matidez y sequedad. Dentro de los óxidos básicos, tiene un bajo coeficiente de expansión. (Inga & Saetama. Tesis)

II.5. Propiedades de la Porcelana Química Los artículos de porcelana química tienen ciertas propiedades que los diferencian de las piezas cerámicas ordinarias, la más importante de las cuales es la resistencia contra la corrosión, los primeros resisten el ataque de todos los ácidos con excepción de fluorhídrico, pero, al igual que otros silicatos, no resisten las fuertes soluciones cáusticas calientes. La mayor resistencia contra el choque térmico, que es el punto débil de la mayoría de los materiales cerámicos es también una característica de los artículos de porcelana química, como lo son también la densidad y la poca porosidad. El vidriado de las piezas ordinarias de cerámica desempeña la función de ocluir los poros contra la absorción; pero en las piezas de porcelana su única función es el formar una superficie lisa que se limpie con facilidad.

(Inga & Saetama. Tesis )

30

II.6. Resistencia mecánica La resistencia estática de los cuerpos cerámicos aumenta rápidamente al aproximarse el punto de vitrificación. En los cuerpos triaxiales se obtiene la máxima resistencia mecánica en las áreas altas de cuarzo cuando se produce la vitrificación, la resistencia de un cuerpo aumenta rápidamente al aproximarse la vitrificación en virtud de que se forma un agente de vítreo de cementación. Cuando los vacíos entre los granos refractarios se llenan totalmente de vidrio, el posterior desarrollo de vidrio mediante el calentamiento origina la disolución del componente refractario y disminuye la resistencia. El tipo de fractura obtenido en cuerpos que contienen gran proporción de cuarzo se diferencian de los cuerpos que contienen gran proporción de arcilla, presentando dos tipos de fractura: la fractura granular que es la consecuencia de la ruptura a lo largo de la superficie de los granos, y la fractura concoidea que resulta de la ruptura a través de los cristales. Un cuerpo compuesto de cuarzo de granos gruesos presenta también estructura granosa en la fractura. La fractura de una pieza que se rompe espontáneamente es siempre concoidea y tiene gran lustre sea cual fuere la composición o el estado de vitrificación, por tanto para obtener cuerpos más fuertes es necesario añadir otros componentes refractarios a través del cuarzo. (Inga & Saetama. Tesis )

II.7. Tipos de horno Aparecen los tipos de hornos de uso corriente para cerámica. (Norton,1975) II.7.1. Hornos rotativos Estos hornos se emplean en la industria cerámica para calcinar o sintetizar materiales granulados como el caolín.

31

Se parecen mucho a un horno de cemento en pequeño. (Norton, 1975) II.7.2. Hornos de Túnel Suelen ser dobles túneles separados por elementos de caldeo en la zona caliente. Las piezas avanzan en sentidos opuestos en uno y otro de forma que hay transferencia de calor por radiación y convección entre ambos, tanto en el calentamiento como en el enfriamiento Dentro de este tipo de hornos tenemos: túneles convencionales de alta masa eléctrica, hornos multipasaje de Gottignies, horno de trento, hornos de rodillo, hornos de trineo, hornos de vigas ambulantes, hornos flotantes.

(Inga & Saetama. Tesis)

II.7.3. Hornos estacionarios En este tipo de horno los objetos son colocados cuando estos se encuentran fríos, siendo estos calentados bajo un programa de tiempo-temperatura predeterminado hasta alcanzar el máximo de temperatura, esta temperatura es generalmente mantenida durante cierto periodo de tiempo (de hasta 3 horas)

denominado

empapado o soak; pasado este periodo se interrumpe la fuente de calor y se permite que los objetos se enfríen de forma natural en el horno, hasta que éste se encuentre lo suficientemente frío para retirar las piezas. (Inga & Saetama. Tesis)

32

CAPITULO III DESCRIPCION DEL PROCESO DE PRODUCCION DE ELABORACIÓN DE BOLAS DE PORCELANA

III.

III.1. Procedencia de materia prima Compañía Minera Agregados Calcáreos S.A (COMACSA) se constituyó en 1948 y desde su fundación hasta la actualidad es la empresa peruana líder en la extracción, transformación y comercialización de minerales industriales. III.2. Almacenamiento de materiales Las arcillas Salazar, potter, feldespato, cuarzo y caolín son almacenadas en lugares cerrados.

III.3. Tratamiento de materias primas Lo que se trata de hacer en este proceso es eliminar residuos orgánicos (hojas, raíces, etc.). Los materiales no plásticos como cuarzo y feldespato, se compra de la empresa Agregados Calcáreos S.A. III.4. Chancado y pulverizado Es la reducción de tamaño de trozos de la arcilla salazar hasta un tamaño, en esta operación se hizo uso de un mortero de porcelana para la reducción del tamaño de partícula de las arcillas.

III.5. Tamizado Es un proceso muy importante en la fabricación de pasta cerámicas para obtener un tamaño de partículas uniforme, generalmente este proceso se hace a través de una malla de 100 ASTM.

33

III.6. Molienda En cerámica, la molienda es por vía húmeda y el objetivo es moler, homogenizar y formar la pasta cerámica (barbotina). La molienda se realizó en un molino de bolas a nivel de laboratorio, (figura 3) durante un tiempo de 0.5h a 1h de manera que se obtenga una pasta adecuada Capacidad máxima: 4 litros Carga de materia prima: 1500 a 2000 gramos.

Figura 2 Molienda de materia prima

III.7. Maduración o envejecimiento de la barbotina El almacenamiento se lo hizo en recipiente de capacidad de 4litros a temperatura ambiente, totalmente cubiertas a fin de evitar alguna contaminación, ésta se sometió a un periodo maduración de 1 a 7 días como mínimo y máximo, de manera que se obtuvo una pasta en condiciones óptimas para la formación de piezas.

34

III.8.

Determinación de Densidad de materia prima

Este ensayo se realiza por el método de la Probeta; se necesita aproximadamente 250 mL de barbotina , se coloca la probeta (250 mL) sobre una balanza electrónica y se y tara, luego se agrega el material hasta llegar a un volumen de 250 mL y se toma el peso. Este valor lo dividimos para 250 mL y es el resultado es el valor de densidad. III.9. Colaje o vaciado Para el formado de piezas se realizó por el método de colado normal para lo cual el colaje se hace el vaciado en los moldes de yeso, tomando en cuenta que los moldes deben secarse bien antes de uso, caso contrario causaría problemas en la formación de piezas. Para la fase propiamente de colado se requiere colocar los moldes sobre una superficie bien nivelada y que permita desalojar la pasta sobrante después del tiempo de colado, transcurridos alrededor de 10 minutos la pasta obtiene una humedad óptima para ser desprendida del molde sin que sufra ningún daño la pieza. III.10. Secado de piezas Debido a que las piezas que se elaboraron son pequeñas éstas fueron secadas en estanterías al aire libre por un lapso de 7 días (figura 4).

35

Figura 3 Objeto de prueba

III.11. Amasado y conformado Se extrae la pasta envejecida y se realiza el amasado sobre superficies planas y duras, con la finalidad de eliminar las oclusiones de aire que hay en el interior de la pasta. Luego se procede el conformado de las piezas cerámicas mediante moldeados (APARICIO, 2013) III.12. Porcentaje de contracción lineal y pérdida en peso a medio ambiente y calcinado a 1000 ºC. Para este ensayo se requiere aproximadamente 120 g de pasta para obtener placas de aproximadamente 4 cm de ancho x 5.3 cm de largo y 1 cm de espesor, las placas deben tener una consistencia adecuada que permitan hacer incisiones con las puntas del calibrador a una distancia en forma diagonal. Una vez que haya transcurrido el tiempo de secado en estufa (4-5 días).vuelva a medir y pesar los ladrillos para determinar las contracciones lineal, en volumen y la disminución en peso.

36

Los valores determinados de las contracciones lineales, en volumen y peso a medio ambiente, son los valores iniciales para determinar las contracciones lineales, volumen y merma en peso a 1000 ºC %CL=

(C inicial−C ) ∗100 C inicial final

Una vez calculada la contracción al secado las placas se someten a quema de 1000 ºC, así poder determinar el porcentaje de contracción a la quema. La contracción total se calcula mediante la suma de la contracción al secado y a la quema. %CT=%CLs+%CLq Donde: %CT: Porcentaje de contracción total %CLs: Contracción secado %CLq : Porcentaje de contracción quema (1000ºC)

III.13. Determinación de plasticidad de la pasta Esta prueba se realiza por método de la cuchara Casagrande. Se requieren 200g de pasta, se calibra la altura máxima de la cuchara y se realiza una incisión en el centro a lo largo de la masa, se enciende el equipo y un contador marca el número de golpes se dan golpes hasta que se presente un punto de unión en la incisión, en este momento se determina la humedad. Este procedimiento se realiza tres veces. Con las tres experiencias se grafican el número de golpes vs los porcentajes de humedades. Se traza una línea recta para 25 golpes y el valor en abscisas en el punto de intersección con la curva nos da el límite líquido. Se deja 37

secar la masa y se amasa hasta cuando empieza a disgregarse, en este momento se determina la humedad, este valor corresponde al límite plástico. El índice de plasticidad es la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico. III.14. Elaboración bola para molino en moldes Se requieren 125g aproximadamente de pasta, para la elaboración de bolas para molino de 4 tamaños, se perfecciona la forma eliminando las posibles huellas, con la ayuda de una esponja húmeda para eliminar irregularidades gruesas para darle un mejor acabado. III.15. Cocción La cocción es la fase central del proceso cerámico, caracterizado por un conjunto, bastante complejo, de transformaciones físicas que son necesarios conocer para poder controlar este proceso. Las variables fundamentales a considerar en la etapa de cocción son, el ciclo térmico (temperatura-tiempo), que deben adaptarse a cada composición y tecnología de fabricación, dependiendo del producto cerámico que se desee obtener. Esta cocción se llevara a cabo hasta alcázar la temperatura 1200ºC, y se consigue el vitreado y la completa cocción de la pasta cerámica.

Figura 4 Cocción de bolas de porcelana

38

III.16. Control calidad El control de calidad se realiza en cada etapa del proceso como absorción, contracción deformación, resistencia mecánica etc. .

III.17. Diagrama de bloque de formulación de pasta para elaboración de bolas de porcelana Feldespato

Cuarzo

Caolín

Dosificación (1:1)

Molienda Húmeda

Maduración Amasado y Conformado en molde

Elaboración de producto Secado

Acabado 1era Cocción a 1000 ºC 2da Cocción a 1200 ºC

Producto

39

Otros*

*talco, Salazar, óxido de zinc Figura 5 Diagrama de Bloque

CAPITULO IV RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4.1.

Pruebas para la elaboración de bolas de porcelana

En este capítulo se desarrollara diferentes pruebas, los mismos que ayudara a escoger la formulación que más se ajuste a los requerimientos del producto. A continuación se describe de forma breve cada prueba. 4.1.1. Primera prueba para la obtención de pasta y bolas de porcelana Esta primera formulación de arcilla Salazar, arcilla Potter, sílice y feldespato mostrados en la (tabla 1), la arcilla Salazar fue sometida chancado manual y tamizada 100 ASTM, 1 días de maduración luego de su molienda, de la cual se obtuvo una pasta con buena consistencia, de color plomo, sin embargo no mostró defectos en la etapa de colado, ni el momento de la formación de la pieza, debido a que la pasta presento una plasticidad adecuada. Las piezas y bolas de porcelana en crudo fueron sometidas a la quema de 1000°C dando una coloración no deseada, luego nuevamente fueron sometidas a la quema de 1200°C dando la vitrificación deseada. Los resultados del análisis de laboratorio se muestran en la siguiente tabla.

Tabla 1 Primera Formulación de pasta para bolas de porcelana

MATERIAS PRIMAS

%FORMULAS

40

CANTIDAD (Kg)

Salazar

20

0,2

Potter

48

0,48

Feldespato

20

0,2

Cuarzo

12

0,12

100

1

Tabla 2 Primera formulación: Contenido de humedad y límite líquido, de la pasta para bolas de porcelana

PESO (g) Peso recipiente pasta húmeda Peso recipiente pasta seca Peso del agua Peso del recipiente Peso de la pasta seco Contenido de humedad (%) Numero de golpes

P1 23,821 20,564 3,257 11,322 9,242 35,24 21

P2 25,169 21,739 3,430 11,398 10,341 33,16 28

P3 24,340 20,878 3,462 11,366 9,512 36,39 16

Tabla 3 Primera formulación, Análisis en laboratorio de la pasta para bolas de porcelana.

PARÁMETRO Limite líquido Densidad Tiempo de molienda

VALOR 34 1,46 10

UNIDAD % g/mL Min

Tabla 4 Primera formulación, contenido de humedad y límite plástico de la pasta para bolas de porcelana

P PESO (G)   Peso recipiente pasta húmeda Peso recipiente pasta seca Peso de agua Peso de recipiente Peso de pasta seco Contenido de humedad

1 6,074 5,671 0,403 4,231 1,44 27,98

P2 5,952 5,584 0,368 4,206 1,378 26,70

P3 5,472 5,221 0,251 4,212 1,009 24,87

PROMEDIO

5,833 5,492 0,341 4,216 1,276 26,52

Tabla 5 Primera formulación, constante física y determinación índice de plasticidad

CONSTANTES FÍSICAS DE LA MUESTRA Limite liquido Limite plástico Índice plasticidad

41

VALOR 34 27 7

UNIDAD % % %

Discusión de resultados:  A la quema de 1200°C dando la vitrificación deseada, los mismos que ayudaron a escoger la formulación que más se ajuste a los requerimientos de la porcelana química, cada prueba se realizó la resistencia mecánica de dicho producto ver (tabla 58)

42

Tabla 6 Primera formulación Determinación del límite liquido en la gráfica a 25 golpes

CONTENIDO DE HUMEDAD A 25 GOLPES

CONTENDIO DE HUMEDAD (%)

50

40

30

20

0

25

50 NUMERO DE GOLPES

43

75

100

4.1.2. Segunda prueba para la obtención de pasta y bolas de porcelana En esta segunda formulación de arcilla Salazar, arcilla Potter, sílice, feldespato y talco mostrados en la (tabla 7), la arcilla Salazar fue sometida chancado manual y tamizada 100 ASTM, 1 días de maduración luego de su molienda, de la cual se obtuvo una pasta con buena consistencia, de color plomo, sin embargo no mostró defectos en la etapa de colado, ni el momento de la formación de la pieza, debido a que la pasta presento una plasticidad adecuada. Las piezas y bolas en crudo fueron sometidas a la quema de 1000°C dando una coloración no deseada, luego nuevamente fueron sometidas a la quema de 1200°C dando la vitrificación deseada, sin embargo mostró defectos en la etapa quemado dando un aspecto con puntos negros. Los resultados del análisis de laboratorio se muestran en la siguiente tabla: Tabla 7 Segunda formulación de pasta para bolas de porcelana

MATERIAS PRIMAS Salazar Potter Feldespato Cuarzo Talco

%FORMULAS 18 48 18 10 6 100

CANTIDAD (Kg) 0,18 0,48 0,18 0,1 0,06 1

Tabla 8 Segunda formulación, Contenido de humedad y límite liquido de la pasta para bolas de porcelana.

PESO (g) Peso recipiente pasta húmeda Peso recipiente pasta seca Pero del agua Peso del recipiente Peso de la pasta seco Contenido de humedad (%) Numero de golpes

P1 28,394 23,049 5,345 11,322 11,727 45,57 15

44

P2 25,815 21,352 4,463 11,398 9,954 44,83 20

P3 28,901 23,578 5,323 11,366 12,212 43,58 32

Tabla 9

CONTENIDO DE HUMEDAD A 25 GOLPES

CONTENDIO DE HUMEDAD (%)

50

40

30

20

0

25

50 NUMERO DE GOLPES

Segunda formulación: Contenido de humedad y número de golpes de la pasta para bolas de porcelana

45

75

100

Tabla 10 segunda formulación Análisis en laboratorio de la pasta para bolas de porcelana

PARÁMETRO

VALOR

UNIDAD

45

%

1,54

g/mL

10

min

Limite líquido Densidad Tiempo de molienda

Tabla 11 Segunda formulación: Contenido de humedad y límite plástico de la pasta para bolas de porcelana

PESO (g)   Peso recipiente pasta húmeda Peso recipiente pasta seca Peso de agua Peso de recipiente Peso de pasta seco Contenido de humedad (%)

P1

P2 5,777 5,39 0,387 4,231 1,159 33,39

CONSTANTES FÍSICAS DE LA MUESTRA

P3 6,881 6,149 0,732 4,206 1,943 37,67

VALOR

6,818 6,126 0,692 4,212 1,914 36,15

UNIDAD

Limite liquido

45

%

Limite plástico

36

%

9

%

Índice plasticidad

PROMEDIO 6,492 5,888 0,604 4,216 1,672 35,74

Tabla 12 segunda formulación Constante física y determinación índice de plasticidad.

Discusión de resultados:  En esta segunda prueba se agregó talco motivo a que aumenta la resistencia de los cuerpo semivitrios , se sometió a la quema de 1200°C dando la vitrificación deseada, los mismos que ayudaron a escoger la formulación que más se ajuste a los requerimientos de la porcelana química, cada prueba se realizó la resistencia mecánica de dicho producto ver (tabla 58) 4.1.3. Tercera prueba para la obtención de pasta y bolas de porcelana En esta tercera formulación de arcilla Salazar, arcilla Potter, sílice, feldespato y talco mostrados en la (tabla 13), la arcilla Salazar fue sometida chancado manual y 46

tamizada 100 ASTM, 1 días de maduración luego de su molienda, de la cual se obtuvo una pasta con buena consistencia, de color plomo, sin embargo no mostró defectos en la etapa de colado, ni el momento de la formación de la pieza, debido a que la pasta presento una plasticidad adecuada. Las piezas y bolas en crudo fueron sometidas a la quema de 1000°C dando una coloración no deseada, luego nuevamente fueron sometidas a la quema de 1200°C dando la vitrificación deseada. Los resultados del análisis de laboratorio se muestran en la siguiente tabla:

Tabla 13 Tercera formulación de pasta para bolas de porcelana.

MATERIAS PRIMAS Salazar Potter Feldespato Cuarzo Talco

%FORMULAS 20 48 20 8 4 100

CANTIDAD (kg)

0,2 0,48 0,2 0,08 0,04 1

Tabla 14 Tercera formulación: Contenido de humedad y límite líquido de la pasta para bolas de porcelana.

PESO (g) Peso recipiente pasta húmeda Peso recipiente pasta seca Pero del agua Peso del recipiente Peso de la pasta seco Contenido de humedad (%) Numero de golpes

P1 26,573 21,981 4,592 11,322 10,659 43,08 16

47

P2 23,791 20,174 3,617 11,398 8,776 41,21 27

P3 27,791 23,092 4,699 11,366 11,726 40,07 35

Tabla 15 Tercera formulación contenido de humedad y número de golpes de la pasta para bolas de porcelana.

CONTENIDO DE HUMEDAD A 25 GOLPES 70

CONTENDIO DE HUMEDAD (%)

60

50

40

30

20

0

25

50

NUMERO DE GOLPES

48

75

100

Tabla 16 tercera formulación: Análisis en laboratorio de la pasta para bolas de porcelana.

PARÁMETRO

VALOR

Limite líquido

42

%

1,376

g/Ml

20

Min

Densidad Tiempo de molienda

UNIDAD

Tabla 17 tercera formulación Contenido de humedad y límite plástico de la pasta para bolas de porcelana.

PESO (g)

 

P1

P2

P3

PROMEDIO

Peso recipiente pasta húmeda

5,828

6,656

5,262

5,915

Peso recipiente pasta seca

5,435

6,025

4,986

5,482

Peso de agua

0,393

0,631

0,276

0,433

Peso de recipiente

4,231

4,206

4,212

4,216

Peso de pasta seco

1,204

1,819

0,774

1,266

Contenido de humedad (%)

32,64

34,69

35,66

34,33

Tabla 18 tercera formulación Constante física y determinación índice de plasticidad

CONSTANTES FÍSICAS DE LA MUESTRA

VALOR UNIDAD

Limite liquido

42

%

Limite plástico

34

%

8

%

Índice plasticidad Discusión de resultados:

 En esta tercera prueba se modificó el porcentaje de la materia, se sometió a la quema de 1200°C dando la vitrificación deseada, los mismos que ayudaron a escoger la formulación que más se ajuste a los requerimientos de la porcelana química, cada prueba se realizó la resistencia mecánica de dicho producto ver (tabla 58)

49

4.1.4. Cuarta prueba para la obtención de pasta y bolas de porcelana En esta cuarta formulación de arcilla Salazar, arcilla Potter, sílice, feldespato y talco mostrados en la (tabla 19), la arcilla Salazar fue sometida chancado manual y tamizada 100 ASTM, 1 días de maduración luego de su molienda, de la cual se obtuvo una pasta con buena consistencia, de color plomo, sin embargo no mostró defectos en la etapa de colado, ni el momento de la formación de la pieza, debido a que la pasta presento una plasticidad adecuada. Las piezas y bolas en crudo fueron sometidas a la quema de 1000°C dando una coloración no deseada, luego nuevamente fueron sometidas a la quema de 1200°C dando la vitrificación deseada; pero no se obtuvo un color blanco deseado. Los resultados del análisis de laboratorio se muestran en la siguiente tabla.

Tabla 19 Cuarta formulación de pasta para bolas de porcelana

MATERIAS PRIMAS Salazar Potter Feldespato Cuarzo Talco

%FORMULAS 20 48 18 10 4 100

CANTIDAD (kg) 0,2 0,48 0,18 0,1 0,04 1

Tabla 20 Cuarta formulación: Contenido de humedad y límite líquido de la pasta para bolas de porcelana.

PESO (g)

P1

P2

P3

Peso pote pasta húmeda

30,861

30,013

28,093

Peso pote pasta seca

24,705

23,452

Pero del agua

6,156

6,561

21,913 6,180

Peso del pote

11,322

11,398

Peso de la pasta seco

13,383

12,054

Contenido de humedad (%)

45,99 29

54,43 22

Numero de golpes

50

11,366 10,547 58,59 20

CONTENIDO DE HUMEDAD A 25 GOLPES 70

CONTENDIO DE HUMEDAD (%)

60

50

40

30

20

0

25

50

NUMERO DE GOLPES

Tabla 21 cuarta formulación: Contenido de humedad y número de golpes de la pasta para bolas de porcel

51

75

100

PARÁMETRO Limite líquido Densidad Tiempo de molienda

VALOR 50 1,407 20

UNIDAD % g/ml Min

Tabla 22 Cuarta formulación: análisis en laboratorio de la pasta para bolas de porcelana.

Tabla 23 Cuarta formulación: Contenido de humedad y límite plástico de la pasta para bolas de porcelana.

PESO (g)

 

P1

P2

P3

PROMEDIO

Peso recipiente pasta húmeda

7,021

6,625

6,904

6,850

Peso recipiente pasta seca

6,312

5,982

6,113

6,136

Peso de agua

0,709

0,643

0,791

0,714

Peso de recipiente

4,231

4,206

4,212

4,216

Peso de pasta seco

2,081

1,776

1,901

1,919

Contenido de humedad (%)

34,07

36,20

41,61

37,29

Tabla 24 cuarta formulación: Constante física y determinación índice de plasticidad.

CONTENIDO DE HUMEDAD

VALOR UNIDAD

Numero de golpes

50

%

Limite plástico

37

%

Índice plasticidad

13

%

Discusión de resultados:  En esta cuarta prueba ya con las experiencias anteriores pudimos establecer ciertos rangos que nos ayudaron en la formulación de esta pasta, se sometió a la quema de 1200°C dando la vitrificación deseada, pero no se obtuvo un color blanco deseado.  Los mismos que ayudaron a escoger la formulación que más se ajuste a los requerimientos de la porcelana química, cada prueba se realizó la resistencia mecánica de dicho producto ver (tabla 58) .

52

4.1.5. Quinta prueba para la obtención de pasta y bolas de porcelana En esta quinta formulación de Caolín, arcilla Potter, sílice, feldespato y talco mostrados en la (tabla 25), la arcilla Salazar se remplazó por caolín, el tiempo vario 2 días de maduración luego de su molienda, de la cual se obtuvo una pasta con buena consistencia, de color plomo, sin embargo no mostró defectos en la etapa de colado, ni el momento de la formación de la pieza, debido a que la pasta presento una plasticidad adecuada. Las piezas y bolas en crudo fueron sometidas a la quema de 1000°C dando una coloración no deseada, luego nuevamente fueron sometidas a la quema de 1200°C dando la vitrificación deseada. Los resultados del análisis de laboratorio se muestran en la siguiente tabla:

Tabla 25 Quinta formulación de pasta para bolas de porcelana.

MATERIAS PRIMAS Caolín Potter Feldespato cuarzo talco

%FORMULAS 26 52 10 10 2 100

CANTIDAD (kg)

0,26 0,52 0,1 0,1 0,02 1

Tabla 26 Quinta formulación: Contenido de humedad y límite líquido de la pasta para bolas de porcelana.

PESO (g) Peso pote pasta húmeda Peso pote pasta seca Pero del agua Peso del pote Peso de la pasta seco Contenido de humedad (%) Numero de golpes

P1 31,171 24,156 7,015 11,322 12,834 54,65 27

53

P2 28,110 21,290 6,820 11,398 9,892 68,94 17

P3 30,181 24,156 6,025 11,366 12,790 47,10 32

Tabla 27 Quinta formulación: Contenido de humedad y número de golpes de la pasta para bolas de porcelana.

CONTENIDO DE HUMEDAD A 25 GOLPES 70

CONTENDIO DE HUMEDAD (%)

60

50

40

30

20

0

25

50

NUMERO DE GOLPES

54

75

100

Tabla 28 Quinta formulación: Análisis en laboratorio de la pasta para bolas de porcelana.

PARÁMETRO

VALOR

Limite líquido

58

%

1,394

g/ml

20

Min

Densidad Tiempo de molienda

UNIDAD

Tabla 29 Contenido de humedad y límite plástico de la pasta para bolas de porcelana.

PESO (g)

 

P1

P2

P3

PROMEDIO

Peso recipiente pasta húmeda

6,859

6,689

6,767

6,772

Peso recipiente pasta seca

6,047

5,898

5,922

5,956

Peso de agua

0,812

0,791

0,845

0,816

Peso de recipiente

4,231

4,206

4,212

4,216

Peso de pasta seca

1,816

1,692

1,71

1,739

Contenido de humedad (%)

44,71

46,74

49,41

46,95

Tabla 30 Quinta formulación: Constante física y determinación índice de plasticidad.

CONSTANTES FÍSICAS DE LA MUESTRA

VALOR UNIDAD

Limite liquido

58

%

Limite plástico

47

%

Índice plasticidad

11

%

Discusión de resultados:  En esta quinta se trató de corregir el color de la pasta obtenida anteriormente lo cual la prueba se modificó el porcentaje de la materia prima, se sometió a la quema de 1200°C dando la vitrificación deseada, los mismos que ayudaron a escoger la formulación que más se ajuste a los requerimientos de la porcelana química, cada prueba se realizó la resistencia mecánica de dicho producto ver (tabla 58)

55

4.1.6. Sexta prueba para la obtención de pasta y bolas de porcelana En esta sexta formulación de Caolín, arcilla Potter, sílice, feldespato y talco mostrados en la (tabla 31), por tal motivo en esta formulación se redujo la cantidad de talco, el tiempo vario 3 días de maduración luego de su molienda, de la cual se obtuvo una pasta con buena consistencia, de color plomo, sin embargo no mostró defectos en la etapa de colado, ni el momento de la formación de la pieza, debido a que la pasta presento una plasticidad adecuada. Las piezas y bolas en crudo fueron sometidas a la quema de 1000°C dando una coloración no deseada, luego nuevamente fueron sometidas a la quema de 1200°C dando la vitrificación deseada. Los resultados del análisis de laboratorio se muestran en la siguiente tabla: Tabla 31 sexta formulación de pasta para bolas de porcelana.

MATERIAS PRIMAS caolín Potter Feldespato cuarzo talco

%FORMULAS 22 44 30 3 1 100

CANTIDAD (kg) 0,22 0,44 0,3 0,03 0,01 1

Tabla 32 sexta formulación: Contenido de humedad y límite líquido de la pasta para bolas de porcelana.

PESO (g) Peso recipiente pasta húmeda Peso recipiente pasta seca Pero del agua Peso del recipiente Peso de la pasta seco Contenido de humedad (%) Numero de golpes

56

P1 23,164 19,568 3,596 11,322 8,246

P2 24,104 19,901 4,203 11,398 8,503

P3 27,731 21,321 6,410

43,60 27

49,43 23

64,39 16

11,366 9,955

Tabla 33 sexta formulación: Contenido de humedad y número de golpes de la pasta para bolas de porcelana.

CONTENIDO DE HUMEDAD A 25 GOLPES 80

CONTENDIO DE HUMEDAD (%)

70

60

50

40

30

20

0

25

50

NUMERO DE GOLPES

57

75

100

Tabla 34 sexta formulación: Análisis en laboratorio de la pasta para bolas de porcelana.

PARÁMETRO

VALOR

Limite líquido Densidad Tiempo de molienda

UNIDAD

48

%

1,418

g/ml

20

Min

Tabla 35 sexta formulación: Contenido de humedad y límite plástico de la pasta para bolas de porcelana.

PESO (G)

 

P1

P2

P3

PROMEDIO

Peso recipiente pasta húmeda

6,141

5,501

5,525

5,722

Peso recipiente pasta seca

5,621

5,201

5,214

5,345

0,52

0,3

0,311

0,377

Peso de recipiente

4,231

4,206

4,212

4,216

Peso de pasta seco

1,39

0,995

1,002

1,129

37,41

30,15

31,04

32,87

Peso de agua

Contenido de humedad (%)

Tabla 36 sexta formulación: Constante física y determinación índice de plasticidad.

CONSTANTES FÍSICAS DE LA MUESTRA

VALOR

UNIDAD

Limite liquido

48

%

Limite plástico

33

%

Índice plasticidad

15

%

Discusión de resultados:  En esta sexta, se sometió a la quema de 1200°C dando la vitrificación deseada, pero no el color deseado, los mismos que ayudaron a escoger la formulación que más se ajuste a los requerimientos de la porcelana química, cada prueba se realizó la resistencia mecánica de dicho producto ver (tabla 58)

58

4.1.7. Séptima prueba para la obtención de pasta y bolas de porcelana En esta sexta formulación mostrados en la (tabla 37), no se agregó arcilla potter. Con el fin de mejorar la blancura del producto se adiciono óxido de zinc, el tiempo vario 3 días de maduración luego de su molienda, de la cual se obtuvo una pasta con buena consistencia, de color blanco, sin embargo no mostró defectos en la etapa de colado, ni el momento de la formación de la pieza, debido a que la pasta presento una plasticidad adecuada. Las piezas y bolas en crudo fueron sometidas a la quema de 1000°C dando una coloración no deseada, luego nuevamente fueron sometidas a la quema de 1200°C no dio la vitrificación en este producto. Los resultados del análisis de laboratorio se muestran en la siguiente tabla:

Tabla 37 Séptima formulación de pasta para bolas de porcelana.

MATERIAS PRIMAS caolín feldespato sílice talco óxido de zinc

%FORMULAS 65 10 9 4 12 100

CANTIDAD (kg)

0,65 0,1 0,09 0,04 0,12 1

Tabla 38 Séptima formulación: Contenido de humedad y límite líquido de la pasta para bolas de porcelana .

PESO (g) Peso recipiente pasta húmeda Peso recipiente pasta seca Pero del agua Peso del recipiente Peso de la pasta seco Contenido de humedad (%) Numero de golpes

P1 26,011 21,025 4,986 11,322 9,703 51,38 29

59

P2 28,981 22,952 6,029 11,398 11,554 52,18 22

P3 24,029 19,568 4,461 11,366 8,202 54,38 19

Tabla 39 séptima formulación: Contenido de humedad y número de golpes de la pasta para bolas de porcelana.

CONTENIDO DE HUMEDAD A 25 GOLPES 80

CONTENDIO DE HUMEDAD (%)

70

60

50

40

30

20

0

25

50

NUMERO DE GOLPES

60

75

100

Tabla 40 Séptima formulación: Análisis en laboratorio de la pasta para bolas de porcelana.

PARÁMETRO

VALOR

Limite líquido

51

%

1,374

g/ml

50

Min

Densidad Tiempo de molienda

UNIDAD

Tabla 41 séptima formulación: Contenido de humedad y límite plástico de la pasta para bolas de porcelana .

PESO (g)   Peso recipiente pasta húmeda Peso recipiente pasta seca Peso de agua Peso de recipiente Peso de pasta seco Contenido de humedad (%)

P1 6,684 5,932 0,752 4,231 1,701 44,21

CONSTANTES FÍSICAS DE LA MUESTRA Limite liquido Limite plástico Índice plasticidad

P2 7,817 6,897 0,92 4,206 2,691 34,19

P3 PROMEDIO 6,901 7,134 6,014 6,281 0,887 0,853 4,212 4,216 1,802 2,065 49,22 42,54 VALO R UNIDAD 51 % 43 % 8 %

Tabla 42 séptima formulación: Constante física y determinación índice de plasticidad .

Discusión de resultados:  En esta formulación no se agregó arcilla potter debido que es de un color marrón, lo cual en la quema no daba el color deseado (blanco).  Se agregó en mayor porcentaje la arcilla caolín ver (tabla37)  se sometió a la quema de 1200°C no dio la vitrificación deseada, motivo a que la arcilla caolin es muy refractaria(1750-1770), los mismos que ayudaron a escoger la formulación que más se ajuste a los requerimientos de la porcelana química, cada prueba se realizó la resistencia mecánica de dicho producto ver (tabla 58)

61

4.1.8. Octava prueba para la obtención de pasta y bolas de porcelana En esta sexta formulación mostrados en la (tabla 43), sabiendo las propiedades del óxido de zinc en especial por su blancura al final de la cocción, el tiempo vario 3 días de maduración luego de su molienda, de la cual se obtuvo una pasta con buena consistencia, sin embargo no mostró defectos en la etapa de colado, ni el momento de la formación de la pieza, debido a que la pasta presento una plasticidad adecuada. Las piezas y bolas en crudo fueron sometidas a la quema de 1000°C dando una coloración no deseada, luego nuevamente fueron sometidas a la quema de 1200°C dio la vitrificación en este producto, se observó que el color del producto presentaban una tonalidad blanca, es por eso que se decidió hacer una formulación más modificada en las composiciones, Los resultados del análisis de laboratorio se muestran en la siguiente tabla. Tabla 43 Octava formulación de pasta para bolas de porcelana.

MATERIAS PRIMAS Caolín Potter Feldespato Sílice Talco óxido de zinc

%FORMULAS 28 40 20 6 2 4 100

CANTIDAD (kg) 0,28 0,4 0,2 0,06 0,02 0,04 1

Tabla 44 Octava formulación: Contenido de humedad y límite líquido de la pasta para bolas de porcelana.

PESO (g) Peso recipiente pasta húmeda Peso recipiente pasta seca Pero del agua Peso del recipiente Peso de la pasta seco Contenido de humedad (%) Numero de golpes

P1 30,640 24,549 6,091 11,322 13,227 46,05 23

62

P2 26,295 21,916 4,379 11,398 10,518 41,63 29

P3 26,901 22,376 4,525 11,366 11,010 41,09 34

Tabla 45 Octava formulación: Contenido de humedad y número de golpes de la pasta para bolas de porcelana

CONTENIDO DE HUMEDAD A 25 GOLPES 80

CONTENDIO DE HUMEDAD (%)

70

60

50

40

30

20

0

25

50

NUMERO DE GOLPES

63

75

100

Tabla 46 Octava formulación: Análisis en laboratorio de la pasta para bolas de porcelana.

PARÁMETRO Limite líquido Densidad Tiempo de molienda

VALOR 43 1,348 60

UNIDAD % g/ml Min

Tabla 47 Octava formulación Contenido de humedad y límite plástico de la pasta para bolas de porcelana.

PESO (g)   Peso recipiente pasta húmeda Peso recipiente pasta seca Peso de agua Peso de recipiente Peso de pasta seco Contenido de humedad (%)

P1 6,247 5,771 0,476

P2 6,098 5,607 0,491

P3 5,361 5,11 0,251

PROMEDI O 5,902 5,496 0,406

4,231 1,54 30,91

4,206 1,401 35,05

4,212 0,898 27,95

4,216 1,280 31,30

Tabla 48 Octava formulación: Constante física y determinación índice de plasticidad.

CONSTANTES FÍSICAS DE LA MUESTRA Limite liquido Limite plástico Índice plasticidad

VALOR UNIDAD 43 % 31 % 12 %

Discusión de resultados:  Sabiendo de la buenas propiedades del óxido de zinc en especial por su blancura se añadió en la formulación, se sometió

a la quema de 1200°C dando la

vitrificación deseada y el color deseado, los mismos que ayudaron a escoger la formulación que más se ajuste a los requerimientos de la porcelana química, cada prueba se realizó la resistencia mecánica de dicho producto ver (tabla 58)

4.1.9. Novena prueba para la obtención de pasta y bolas de porcelana En esta novena formulación mostrados en la (tabla 49), sabiendo las propiedades del óxido de zinc en especial por su blancura al final de la cocción, el tiempo vario 7 días de maduración luego de su molienda, de la cual se obtuvo una pasta blanca

64

con buena consistencia, sin embargo no mostró defectos en la etapa de colado, ni el momento de la formación de la pieza, debido a que la pasta presento una plasticidad adecuada. Las piezas y bolas en crudo fueron sometidas a la quema de 1000°C dando una coloración no deseada, luego nuevamente fueron sometidas a la quema de 1200°C dio la vitrificación en este producto, se observó que el color del producto presentaban una tonalidad blanca, Los resultados del análisis de laboratorio se muestran en siguiente tabla Tabla 49 Novena Formulación de pasta para bolas de porcelana.

MATERIAS PRIMAS caolín Potter Feldespato cuarzo talco óxido de zinc

%FORMULAS 25 32,14 25 5,36 1,79 10,71 100

CANTIDAD (kg) 0,25 0,3214 0,25 0,0536 0,0179 0,1071 1

Tabla 50 Novena formulación: Contenido de humedad y límite líquido de la pasta para bolas de porcelana.

PESO (g) Peso pote pasta húmeda Peso pote pasta seca Pero del agua Peso del pote Peso de la pasta seco Contenido de humedad (%) Numero de golpes

P1 23,959 19,669 4,290 11,322 8,347 51,40 20

65

P2 27,084 22,040 5,044 11,398 10,642 47,40 27

P3 23,518 19,311 4,207 11,366 7,945 52,95 18

Tabla 51 Novena formulación: Contenido de humedad y número de golpes de la pasta para bolas de porcelana.

CONTENIDO DE HUMEDAD A 25 GOLPES 80

CONTENDIO DE HUMEDAD (%)

70

60

50

40

30

20

0

25

50

75

NUMERO DE GOLPES

66

100

Tabla 52 Novena formulación: Análisis en laboratorio de la pasta para bolas de porcelana.

PARÁMETRO

VALOR

Limite líquido Densidad Tiempo de molienda

UNIDAD

48

%

1,458

g/ml

60

Min

Tabla 53 Novena formulación: Contenido de humedad y límite plástico de la pasta para bolas de porcelana.

PESO (g)   Peso recipiente pasta húmeda Peso recipiente pasta seca Peso de agua Peso de recipiente

P1

Peso de pasta seco Contenido de humedad (%)

P2

P3

6,587 5,887 0,7 4,231

6,031 5,512 0,519 4,206

5,421 5,078 0,343 4,212

PROMEDIO 6,013 5,492 0,521 4,216

1,656 42,27

1,306 39,74

0,866 39,61

1,276 40,54

Tabla 54 Novena formulación: Constante física y determinación índice de plasticidad.

CONSTANTES FÍSICAS DE LA MUESTRA Limite liquido Limite plástico Índice plasticidad

VALOR UNIDAD 48 % 41 % 7 %

Discusión de resultados:  Mediante esta formulación se obtuvo una pasta con una buena consistencia ,las piezas quemadas presentaban buenas características y el color deseado , se sometió

a la quema de 1200°C dando la vitrificación deseada y el color

deseado, los mismos que ayudaron a escoger la formulación que más se ajuste a los requerimientos de la porcelana química, cada prueba se realizó la resistencia mecánica de dicho producto ver (tabla 58)

67

4.2. Resultado de caracterización de las formulaciones Estos ensayos se sometieron a caracterización, contracción, volumen, merma en peso y resistencia mecánica, cuyos resultados fueron secados a medio ambiente y quemados a 1000ºC. Los resultados se expresan en la siguiente tabla.

Tabla 55 Resultados de la formulación contracción lineal. PORCENTAJE DE CONTRACCION LINEAL

CODIGO: (F)

SECADO AL MEDIO AMBIENTE Medida

Medida

Porcentaje

inicial (cm)

final (cm)

contracción lineal

1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

0,97 0,97 0,97 0,97 0,98 0,97 0,97 0,97 0,98

3 3 3 3 2 3 3 3 2 2,78

LADRILLO

1 2 3 4 5 6 7 8 9 Promedio

 

 

PORCENTAJE DE CONTRACCION LINEAL CALCINADO A TEMPERATURA 1000ºC Medid   Medida a Porcentaje Porcentaje de inicial final contracción contracción   (cm) (cm) lineal Total

0,97 0,97 0,97 0,97 0,98 0,97 0,97 0,97 0,98    

0,87 0,87 0,88 0,87 0,88 0,87 0,89 0,87 0,89  

10,31 10,31 9,28 10,31 10,20 10,31 8,25 10,31 9,18 9,83

13,31 13,31 12,28 13,31 12,20 13,31 11,25 13,31 11,18 12,61

Tabla 56 Resultados de la formulación contracción en volumen.

PORCENTAJE DE CONTRACCION EN VOLUMEN SECADO A MEDIO AMBIENTE

CODIGO: (F) LADRILLO

1 2 3 4 5 6 7 8 9 Promedio

 

Medida inicial (cm3)

Medida final (cm3)

Porcentaje contracción volumen

21,08 21,73 19,60 21,56 21,01 20,85 21,15 21,02 21,73

19,05 19,83 17,8 19,35 18,84 18,95 19,01 18,94 19,71

9,63 8,74 9,18 10,25 10,33 9,11 10,12 9,90 9,30 9,62

 

68

PORCENTAJE DE CONTRACCION LINEAL CALCINADO A TEMPERATURA 1000ºC    

   

Medida inicial (cm3)

Medida final (cm3)

Porcentaje contracción volumen

Porcentaje de contracción Total

19,05 19,83 17,8 19,35 18,84 18,95 19,01 18,94 19,71

18,87 19,19 17,31 19,21 18,62 18,74 18,82 18,59 19,38

0,94 3,23 2,75 0,72 1,17 1,11 1,00 1,85 1,67 1,61

10,57 11,97 11,94 10,97 11,50 10,22 11,12 11,74 10,97 11,22

 

Tabla 57 Resultados de la formulación en peso.

PORCENTAJE DE MERMA EN PESO SECADO A MEDIO AMBIENTE

CODIGO: (F) LADRILLO

PORCENTAJE DE MERMA EN PESO CALCINADO A TEMPERATURA 1000ºC

Peso

Peso

Porcentaje

 

inicial (g)

final (cg)

perdida en peso

 

Peso inicial (g)

1

41,02

31,78

22,53

31,78

2

41,54

32,15

22,60

32,15

3

40,25

31,54

21,64

31,54

4

41,48

32,05

22,73

32,05

5

41,39

32,01

22,66

32,01

6

40,98

32,98

19,52

32,98

7

41,58

31,87

23,35

31,87

8

41,19

31,89

22,58

31,89

32,15

22,62 22,25

9 Promedio

41,55  

 

Peso final (g)

30,2 7 30,2 5 30,0 4 30,1 5 30,0 8 30,7 8 30,4 8 30,1 8 30,3 4

32,15    

 

Porcentaje

Porcentaje total

perdida en peso

de merma

4,75

27,28

5,91

28,51

4,76

26,40

5,93

28,66

6,03

28,69

6,67

26,19

4,36

27,71

5,36

27,94

5,63 5,49

28,25 27,74

En cuanto a la contracción se realizó pruebas de contracción al secado, volumen, merma en peso a (1000ºC) con lo que permite calcular la contratación total, volumen y merma en peso para cada pasta formulada.

Otro de los parámetros evaluados fue la resistencia mecánica, la misma que indica (Tabla58) la presión máxima a la que puede ser sometida la muestra Tabla 58 Resultados de resistencia mecánica.

CODIGO(Formulación )

RESISTENCIA MECANICA ROTURA (Ton)

1 2 3 4

2.8  2.8 4.8 5.4

69

5 6 7 8 9

3 2.8 0.6 1.2 2 

Muestra testigo

3

4.3. Ciclo de quema 1000ºC Las bolas de porcelana fueron quemadas en el horno de laboratorio de cerámica, mediante el ciclo de quema detallado en la tabla 59. Cuyos datos se muestra una curva de cocción indicada en la tabla 60 Tabla 59 ciclo de quema T vs t. (1000ºC)

Temperatura(ºC )

Tiempo(mim)

21 153 301 404 466 515 557 593 626 659 689 716 745 771 797 830 854 882 908 936 962 988 1000 1000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 120

70

CURVA DE COCCION 1000ºC 1200

1000

Temperartura(ºC)

800

600

400

200

0

0

20

40

60

80 Tiempo (min)

Figura 6 Curva de cocción T vs t (1000ºC)

71

100

120

140

4.4. Temperatura alcanzada para la vitrificación de bolas de porcelana Como se sabe que la primera quema se realizó a 1000ºC, se supo durante la segunda cocción de las bolas de porcelana la temperatura oscilan entre 1200 ºC y 1300ºC, consideramos que nuestro producto una vez vitrificada alcanzara una temperatura que estaría dentro de los rangos permitidos clasificando nuestra pasta como una porcelana. Se dejó establecido el ciclo de quema a 1200ºC que se muestra en la (tabla 60) y su curva de cocción (figura 8). Tabla 60 ciclo de quema T vs t .

Temperatura(ºC)

Tiempo(mim)

24

0

134

5

230

10

294

15

346

20

389

25

428

30

464

35

496

40

526

45

555

50

608

60

676

75

738

90

794

105

846

120

908

140

963

160

1016

180

1079

210

1129

240

1169

270

1196

290

1200 1200

293 308

72

Curva de cocción a 1200ºC 1400

1200

Temperatura(ºC)

1000

800

600

400

200

0

0

50

100

150

200

Tiempo (min)

Figura 7 Curva de cocción T vs t (1200ºC)

73

250

300

350

CAPITULO V

APORTES AL CENTRO EXPERIMENTAL DE CERÁMICA 1. Se brindó una charla de introducción el tema de cerámica replicas wari a las personas que venían a ver los objetos cerámicos en el centro experimental cerámica La charla consiste en informar la replicas que se elaboraban en el centro experimental de cerámica, con el tipo de arcilla, los engobes, a que temperatura la cocción. 2.

En el pintado de las mesas del centro experimental de cerámica y traslado de bienes Al ser remodelada el centro experimental, se pintó las mesas de trabajo juntamente con el personal que labora, el traslado de los bienes.

3. Apoyo elaboración de mortero para la planta del centro experimental de cerámica. Con este tipo de pasta tan bien se puede elaborar materiales de laboratorio. Tipo porcelana. 4. Apoyo en la práctica de laboratorio Se apoyó en la práctica del curso de cerámica de la escuela profesional de Ingeniería Química 5. Se logró establecer una pasta tipo porcelana química Para elaboración algunos materiales de laboratorio

74

Conclusiones

1. Se obtuvo una pasta refractaria, el producto se quemó a temperatura 1200 ºC, puesto que esta temperatura las piezas no sufrieron ningún daño (figura 8) y (Anexo, Figura 10), este tipo de pieza pueden resistir a una quema de 1300ºC, aproximada.(Tabla A.2, F.H Norton) 2. En la novena formulación al agregar 10,71 % de óxido de zinc Las bolas de porcelana fueron sometidas a la quema de 1200°C, dio la vitrificación en este producto, se observó que el color del producto presentaban una tonalidad blanca (Tabla 49) y (Anexo, Figura 18). 3. Mediante la presente investigación se logró establecer una pasta tipo porcelana química, para elaboración algunos materiales de laboratorio (Singer, 1979). 4.

La composición final de la pasta de porcelana formulada es de : 25% de caolín ,32,14%potter, 25% feldespato, 5.36% cuarzo,1,79% talco y 10,71% de óxido de zinc(Tabla 49).

5. Se elaboró molde de yeso cerámico, para el moldeado de las bolas de porcelana (Anexo, Figura 12)

75

6. La resistencia mecánica aplicada a las bolas de porcelana, presento los siguientes valores (Tabla 58), sin embargo algunas piezas sobrepasaron el valor de la muestra testigo. 7. Se obtuvo las bolas de porcelana (Anexo, Figura 10)

Recomendaciones

1. Plantear una elaboración de implementación de sistema de gestión y seguridad en el Centro Experimental de Cerámica.

2. Las materias primas deben ser almacenadas en un lugar libre de contaminación, ya que pueden mezclarse con otras impurezas. 3. Secar el molde en la estufa o al medio ambiente, ya que tienen humedad contenida en el molde no permita que las piezas se formen.

4. Se recomienda continuar este informe de investigación.

76

Referencia bibliográfica 1. Edgar Aparicio Del Pino (2013) Determinación de la plasticidad de las arcillas. 2. Galindo,R.(1994). pastas y vidriados en la fabricación de pavimentos y revestimientos cerámicos . castellon-españa: Faenza editrice iberica, S.L. 3. Inga Lafebre, J.D , & Saetama Flores,D.L, Formulación de pasta (2009).  4. Palomino Malpartida Ybar (2005). “Pastas y Vidriados Cerámicos”, Impresiones Cooper :Lima-Perú 5.

Peder Hald

(1977).Técnica de la cerámica , ediciones Omega,

S.A:Casanova,220-Barcelona; 6. SINGERF., SINGER S.(1979). Enciclopedia de la química industrial; Principios Generales de la Fabricación de Ceramica; Umo S.A ediciones: España; Tomo 9,

77

Anexos

Figura 8 Horno mufla a 1200ºC

Figura 9 Bolas de porcelana

78

Figura 10 ladrillos contracción lineal

Figura 11 moldes para elaboración bolas de porcelana

Figura 12 Muestra testigo y bolas de porcelana

79

Figura 13 Resistencia mecánica

Figura 14 Prueba de resistencia mecánica

80

Figura 15 Prueba de resistencia mecánica

Figura 16 Prueba de calidad en el taller mecánico

figura 17 Bolas de porcelana

81