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• Natali Escandon

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MATERIALES CERAMICOS INTRODUCCION El empleo de útiles de cerámica se remonta a tiempos muy antiguos, desde que se descubrió que amansando barro, dándole variedad en las formas y posterior secado al sol, se le confería a este elemento una dureza tal que permitía ser utilizado en construcciones. Inicialmente, estos útiles se aplicaron a la construcción de edificios primitivos mediante la utilización de ladrillos secados al sol y muros de adobe. Profundizando, como siempre ha ocurrido, en el perfeccionamiento del producto elaborado, se optó por una cocción de la cerámica, en lugar de proceder al secado de la misma por asoleamiento o al aire. Actualmente, se fabrican gran variedad de elementos para aplicar en la construcción de una edificación. Estos materiales de construcción, susceptibles a la utilización de diferentes calidades de arcilla y procesos de obtención, ofrecen una gran variedad de piezas, formatos y calidades, tales como los ladrillos, tejas, azulejos, bovedillas, aparatos sanitarios, etc. Así pues, los materiales cerámicos son pétreos prefabricados a base de arcillas seleccionadas y cocidas a distintas temperaturas. De esta manera los materiales prefabricados de características pétreas fueron sustituyendo a la mayoría de los materiales pétreos naturales. RAMAS La tejería: elabora materiales de construcción (ladrillos, tejas, tubos, etc...) La alfarería: elabora cerámica fina (loza, porcelana) MATERIA PRIMA Los silicatos minerales (como las arcillas), la sílice o el cuarzo, son algunas sustancias más abundantes en la naturaleza y son la materia prima principal para la cerámica tradicional. Estos compuestos sólidos y cristalinos se formaron y mezclaron en la corteza terrestre hace millones de años. Arcillas   

Son las más usadas. Partículas finas de silicato de aluminio hidratado que se convierten en una sustancia plástica y fácil de modelar cuando se mezcla con agua. Además de la plasticidad, una segunda característica de la arcilla es que al calentarse a una temperatura elevada se transforma en un material denso y fuerte.

Sílice (SIO2)    

Es el principal componente del vidrio. Se encuentra en la naturaleza en varias formas, la más importante es el cuarzo. La fuente principal es la arenisca. La abundancia de la arena hace que la sílice tena bajo costo

Feldespato 

Silicato de Al combinado con K, NA, CA, o BA.

Aluminia (Al203): La mayoría de la alúmina se obtiene de la Bauxita, la cual es una mezcla de óxido de Aluminio hidratado e hidróxido de Aluminio. Carburo de Silicio: No existe como mineral. Se produce calentando mezclas de arena y coque o temperatura de 2200ºC. El resultado es SiC y CO. PROCESO CERAMICO 1. Extracción Las canteras de arcilla, también llamadas barreros, suelen estar cerca de las fábricas, son exploraciones a cielo abierto y se realiza por medios mecánicos.

2. Preparación de la pasta Se mezclan los tres elementos principales (arcilla, desengrasantes y agua).este proceso es necesario que cumplan 4 condiciones: 

  

Depuración: la pasta no puede tener guijarros, nódulos de cal, sales solubles, etc. que producirían una perturbación en el tratamiento mecánico posterior y darían anormalidades en el sacado y la cocción. Además tiene una acción química que hace rebajar la calidad del producto fabricado. División: es necesario reducir el tamaño de los pequeños fragmentos a polvo por medio de trituración y molido. Homogeneidad: la arcilla y el desengrasante deben mezclarse íntimamente. Humedad: se necesita la cantidad justa de agua que permita un perfecto mezclado con la arcilla y el desengrasante, y además que este apta para resistir los diversos procesos químicos y físicos a los que serán sometidos.

3. Lavado y amasado

Consiste en conseguir una perfecta homogeneización de la materia prima, es decir, de las diversas arcillas que se vayan a utilizar, de estas con los desgrasantes y de todos estos elementos solidos con el agua. Para esto se necesita de la siguiente maquinaria     

Mezcladoras-amasadoras Amasadoras de doble eje Raspadores Molinos de rulos Laminadores

4. Moldeo Consiste en dar al producto una configuración externa. El moldeo tiene repercusión en los procesos subsiguientes por lo que debe cuidarse y controlar su corrección. Se puede realizar de diversas maneras: 

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 

Moldeo a mano: Método rudimentario útil para producciones a pequeña escala o periódica. Su aspecto es más rugoso y más estético Moldeo por extrusión: Consiste en empujar una masa de arcilla para hacerla pasar a través de una boquilla formadora, es por tanto, un proceso utilizado para formar piezas que tengan una sección transversal constante. Moldeo por prensas: Si las piezas tienen relieves y superficies curvas. Prensado: Se utiliza para obtener un producto de apariencia impecable. Tiene la ventaja de que no necesita pasar por el inconveniente de la posible falta de homogeneidad.

5. Secado Si se aplica energía térmica a la pieza el agua saldrá a la superficie y se transformara en vapor. 



Contratación: durante la eliminación del agua se observa que la pasta disminuye de volumen proporcionalmente al agua eliminada. Comienzan a formarse huecos, estos son proporcionales al agua eliminada. Evaporación: la evaporación se ve influenciada por la presión de vapor, la temperatura, las condiciones del aire ambiente, la plasticidad y la forma y dimensiones de los productos a secar.

El agua de la superficie de la pieza se evapora, produciéndose una aproximación entre las moléculas de la capa superficial, que origina diferencias de presión las cuales hacen

fluir el agua del interior hacia la superficie. Es decir la diferencia de humedad entre los puntos de la superficie y del interior es el motor que hace mover el agua. Esta diferencia de humedad produce diferencias de contracción que ocasionan tensiones internas que si son superiores a las tensiones límites de la pieza producen la rotura; es por eso que es necesario un secado controlado y no brusco. Es esencial para una evaporación perfecta eliminar el vapor producido ya que el aire tiene una capacidad limitada para tomar el vapor de agua, sino es posible que se produzcan condensaciones. 6. Cocción Cuando se cuecen las arcillas a altas temperaturas, se producen unas reacciones que provocan en el material una consistencia pétrea y una durabilidad que las hacen adecuadas para el fin que se las destina. Existen distintos tipos de hornos y la temperatura en los hornos y el tipo de estos es variable en función del tiempo.

Figura. Proceso cerámico

PRODUCTOS CERAMICOS

LADRILLOS Ladrillo de arcilla cocida, es toda pieza, generalmente ortoédrica, obtenida por moldeo, secado y cocción a temperatura elevada de una pasta arcillosa, que se utiliza en construcción. o

Tipos

o

Resistencia

No se admiten ladrillos con resistencias inferiores a las siguientes: -

ladrillos macizos: 70 kg/cm2 ladrillos perforados: 100 kg/cm2 ladrillos huecos: 30 kg/cm2.

o

Defectos en los ladrillos

Pueden presentarse los siguientes defectos: 



  

Eflorescencias: manchas blancas en la superficie producidas cuando un ladrillos húmedo se seca y el agua deposita en su superficie sales que ha disuelto del interior de la pieza. Debe, pues, comprobarse que los ladrillos no contengan sales capaces de producir dicha eflorescencia. Cocción insuficiente: si están insuficiente cocidos, no tienen la resistencia que se les requiere. Para comprobar si está bien cocido, el sonido emitido al ser golpeado debe ser claro y metálico y presentar un color uniforme al proceder a su rotura. Caliches: son granos blanquecinos de materia caliza. Estos granos, al humedecerse, aumentan de volumen, produciendo desconchaduras. Fisuras: Provocadas por diferentes causas, como puede ser un secado insuficiente. Exfoliaciones: Son formaciones laminares en la estructura del ladrillos, pudiendo provocar la rotura del mismo cuando está expuesto a la intemperie.

LADRILLOS REFRACTARIOS. Se llama refractario cuando el material tiene un punto de fusión muy elevado, debe resistir altas temperaturas y abrasiones muy fuertes que se puedan producir durante el proceso de calentamiento. Pero la variable de resistencia al calor en forma independiente no tiene ningún valor sino que deben definirse además las condiciones de empleo de las mismas, es decir que lo que importa es que resista altas temperaturas sin que se reblandezca o sufra cambios de volumen apreciables. Además debe admitir la acción de gases así como poseer una conductividad térmica baja. La cocción de estos ladrillos se realiza en hornos comunes lo único que a mayor temperatura que la normal.

TEJAS Son piezas de material cerámico destinadas a coberturas de edificios aprovechando su carácter impermeable, dotándolas de la forma idónea para que encajen entre ellas fácilmente. Las tejas deben cumplir las siguientes características: -

Ser impermeables: sometidas al ensayo correspondiente, no deben gotear antes de las 2 horas. Resistencia mínima a la flexión de 120 kg/cm2. Tener cantos vivos, rectos y superficies lisas. No ser heladizas.

-

Carecer de manchas y eflorescencias. Al golpearlas, deben tener un sonido claro y metálico.

BALDOSA CERAMICA Son placas de poco espesor generalmente utilizadas para revestimiento de suelos y paredes. Se fabrican a partir de composiciones de arcillas y otras materias primas inorgánicas. Se moldean, se secan y se cuecen para que adquieran las capacidades requeridas. Tipos Azulejo Baldosa que se caracteriza por su alto grado de porosidad. Su uso es adecuado como revestimiento de paredes interiores en viviendas particulares o espacios comerciales. Consta de dos capas (bizcocho de arcilla seleccionada) y otra fina que es un esmalte y le proporciona a la pieza impermeabilidad y desgaste. Gres Material cerámico cuya masa, a diferencia de los azulejos, es compacta y no porosa. Por la mezcla de arcillas muy seleccionadas capaces de vitrificar a bajas temperaturas. Extraordinaria compacidad, impermeables e inatacables por los ácidos. Se utilizan en depósitos o zonas que estén en contacto con zonas corrosivas. Muy resistente al desgaste. VIDRIO El vidrio se hace en un reactor de fusión, en donde se calienta una mezcla que casi siempre consiste en arena silícea (arcillas) y óxidos metálicos secos pulverizados o granulados. En el proceso de la fusión (paso de sólido a líquido) se forma un líquido viscoso y la masa se hace transparente y homogénea a temperaturas mayores a 1 000ºC. Al sacarlo del reactor, el vidrio adquiere una rigidez que permite darle forma y manipularlo. Controlando la temperatura de enfriamiento se evita la desvitrificación o cristalización. ADOQUINES CERAMICOS Resistencia grande a la flexión y a la compresión, y excepcionalmente al impacto y a la abrasión. Son antideslizantes y no heladizos. Se usan en carreteras, aparcamiento para camiones, gasolineras, peajes. OTRAS APLICACIONES

Porcelana

Abrasivos

Refractarios

NORMATIVAS Criterios ambientales para baldosas cerámicas NORMA TECNICA COLOMBIANA NTC 6024 Resistencia al desgaste de los esmaltes que recubren a la cerámica tanto monoporosa o monococción. ISO 10545-7 Cerámica y cristal. ISO 13006 CTE DB-SE-F UNE-EN 771-1 Piezas cerámicas para albañilería [PGCR ladrillos cerámicos (LC-88)] CONCLUSION El campo de utilización en cerámica de las materias primas naturales no está agotado. Cada día se introducen nuevos minerales y rocas, o se descubren nuevas aplicaciones para otros ya conocidos, debido al progreso tecnológico y a los nuevos mercados. La Ciencia Cerámica es actualmente un campo de investigación, tecnología e innovación en constante desarrollo. Gran parte de los productos tradicionalmente metálicos se sustituyen por otros cerámicos. Prácticamente nuestra vida está rodeada de productos cerámicos basados en materias primas minerales BIBLIOGRAFIA http://ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/materiales-deconstruccion/materiales/Leccion13.pdf http://www1.herrera.unt.edu.ar/faceyt/typp/files/2012/05/Teman%C2%BA8-Materiales-Cer%C3%A1micos.pdf http://www.ehu.eus/sem/seminario_pdf/SEMINARIO_SEM_2_031.pdf http://ocw.usal.es/ensenanzas-tecnicas/ciencia-y-tecnologia-de-losmateriales/contenido/TEMA%204-%20MATERIALES%20CERAMICOS.pdf