Integrantes: Briseño Alatorre Alma Sofía Contreras Contreras José Antonio Coronilla Ponce Nancy Irais Esparza Benítez María Isael !ern"n#ez Ireta José Estean Mata Elías $arina Noemi Pérez %&mez Alerto Efraín '( #e )erero #el '*+, Cer"micos Universidad de Guanajuato División de Ciencias Naturales y Exactas Departamento de Ingeniería Química Dra. osal!a "uentes amíre#
informaciopn acerca de estos materiales, desde una prctica que demistre su elaboracion asi como se realizan
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!ern"n#ez Ireta José Estean
Mata Elías $arina Noemi
'( #e )erero #el
Departamento de Ingeniería Química
Dra. osal!a "uentes amíre#
λ Conocerla plasticidad de un material cerámico especifco.
λ Adentrarse al proceso de obtención de productos cerámicos.
Intro#/cci&n
Se entiende por material cerámico el producto de diversas materias
primas,
especialmente arcillas, que se abrican en orma de polvo o pasta
(para poder
darles orma de una manera sencilla) y que al someterlo a cocción
sure
procesos sico!qumicos por los que adquiere consistencia p"trea.
#ic$o de
otro modo más sencillo, son materiales solidos inor%ánicos no
metálicos
producidos mediante tratamiento t"rmico.
materiales naturales, como la arcilla o el
caoln, 'unto con una serie de aditivos,
como colorantes, desen%rasantes, etc.,
todo ello meclado y cocido en un $orno
sucesivas veces.
Propie#a#es
Comparados con los metales y plásticos son duros, no combustibles y
no
oidables. Su %ran durea los $ace un material ampliamente utiliado
como
abrasivo y como puntas cortantes de $erramientas. *ran resistencia
a altas
temperaturas, con %ran poder de aislamiento t"rmico y, tambi"n,
el"ctrico.
*ran resistencia a la corrosión y a los eectos de la erosión que
causan los
a%entes atmos"ricos. Alta resistencia a casi todos los a%entes
qumicos. +na
caracterstica undamental es que pueden abricarse en ormas con
dimensiones determinadas.
os materiales cerámicos son %eneralmente rá%iles o vidriosos. Casi
siempre
se racturan ante esueros de tensión y presentan poca
elasticidad.
Clasi2caci&n
#ependiendo de la naturalea y tratamiento de las materias primas y
del
proceso de cocción, se distin%uen dos %randes %rupos de materiales
cerámicos-
las cerámicas %ruesas y las cerámicas fnas.
Materiales cer"micos porosos o gr/esos3 o $an surido
-ni.ersi#a# #e %/ana0/ato
Arcilla coci#a: de color ro'ia debido al óido de $ierro de las
arcillas
empleadas. a temperatura de cocción es de unos /001C. A veces, la
piea se recubre con esmalte de color blanco (óido de esta2o) y se
denomina loa estannera. Con ella se abrican- baldosas, ladrillos,
te'as, 'arrones, cauelas, etc.
4oza italiana: Se abrica con arcilla entre amarilla!ro'ia
meclada
con arena, pudiendo recubrirse de barni transparente. a temperatura
de cocción ronda los30001C. Se emplea para abricar va'illas
baratas, adornos, tiestos.
4oza inglesa- 4abricada de arcilla arenosa a la cual se le $a
eliminado el óido de $ierro y se le $a a2adido sile, yeso,
eldespato (ba'ando el punto de usión de la mecla) y caoln para
me'orar la blancura de la pasta. Se emplea para va'illa y ob'etos
de decoración. a cocción se realia en dos ases-
5efractarios- Se abrican a partir de arcillas mecladas con
óidos
de aluminio, torio, berilio y circonio. a cocción se eect5a entre
los 3,600 y los 3,700 1C, se%uidos de enriamientos muy lentos para
evitar a%rietamientos y tensiones internas. Se obtienen productos
que pueden resistir temperaturas de $asta 6,000 1C. as aplicaciones
más usuales son- ladrillos reractarios (que deben soportar altas
temperaturas en los $ornos) y electro cerámicas (usados en
automoción, aviación).
Materiales cer"micos impermeales o 2nos: en los que se
someten
a temperaturas sufcientemente altas como para vitrifcar
completamente la arena de cuaro. As, se obtienen productos
impermeables y más duros. os más importantes son- %res cer"mico
com6n: obtenido a partir de arcillas ordinarias,
sometidas a temperaturas de unos 3,600 1C. 8s muy empleado en
pavimentos y paredes.
%res cer"mico 2no: 9btenido a partir de arcillas conteniendo
óidos metálicos a las que se le a2ade un undente (eldespato) para
ba'ar el punto de usión. :ás tarde se introducen en un $orno a unos
3,600 1C. Cuando está a punto de fnaliar la cocción, se impre%nan
los ob'etos de sal marina que reacciona con la arcilla ormando una
fna capa de silicoaluminato alcalino vitrifcado que confere al %res
su vidriado caracterstico. Se emplea para va'illas, aule'os.
Porcelana: obtenido a partir de una arcilla muy pura, caoln,
meclada con undente (eldespato) y un desen%rasante (cuaro o sle).
Su cocción se realia en dos ases- una a una temperatura de entre
3,000 y 3.600 1C y, tras aplicarle un esmalte otra a más alta
temperatura pudiendo lle%ar a los 3,/00 1C. &eniendo multitud
de aplicaciones en el $o%ar (pilas de cocina, va'illas, taas de
ca", etc.) y en la industria (toberas de reactores, aislantes en
transormadores, etc.).
Procesa#o #e Materiales cer"micos
-ni.ersi#a# #e %/ana0/ato
E7tracci&n: obtención de la arcilla, en las canteras, llamadas
barrenos,
que además de ser a cielo abierto, suelen situarse en las
inmediaciones de la ábrica de arcilla.
Preparaci&n: Consiste en la molienda
primero y la mecla de las dierentes materias primas que componen el
material. a composición variará en unción de las propiedades
requeridas por la piea de cerámica terminada. as partculas y otros
constituyentes tales como a%lutinantes y lubricantes pueden ser
meclados en seco o $5medo. ;ara productos cerámicos tales como
ladrillos comunes, tuberas para alcantarillado y otros productos
arcillosos, la mecla de los in%redientes con a%ua es una práctica
com5n. ;ara otros materiales cerámicos, las materias primas son
tierras secas con a%lutinantes y otros aditivos.
Conformaci&n: los m"todos de modelado de cerámica que se
utilian
más com5nmente. Prensa#o. a materia prima puede ser prensada en
estado seco,
plástico o $5medo, dentro de un troquel para ormar productos
elaborados /<er vdeo como se abrican los aule'os más
aba'o).
Prensa#o en seco: este m"todo se usa recuentemente para
productos
reractarios y componentes cerámicos electrónicos. 8l prensado en
seco se puede defnir como la compactación uniaial simultánea y la
conormación de los polvos %ranulados con peque2as cantidades de
a%ua y=o pe%amentos or%ánicos en un troquel. #espu"s del estampado
en ro, las partculas son normalmente calentadas (sinteriadas) a fn
de que se consi%an la uera y las propiedades microestructurales
deseadas. 8l prensado en seco se utilia muc$o porque permite
abricar una %ran variedad de pieas rápidamente con una uniormidad y
tolerancia peque2as.
E7tr/si&n3 as secciones transversales sencillas y las
ormas $uecas de
los materiales cerámicos en estado plástico a trav"s de un troquel
de embutir.
Seca#o: as pieas reci"n moldeadas se romperan si se
sometieran
inmediatamente al proceso de cocción, por lo que es necesario
someterlas a una etapa de secado con el propósito es eliminar el
a%ua antes de ser sometida a altas temperaturas. *eneralmente, la
eliminación de a%ua se lleva a cabo a menos de 3001C y puede tardar
tanto como >?$. para un troo de cerámica %rande.
Cocci&n: al cocer las arcillas a alta temperatura se
producen una serie
de reacciones que desembocan en una consistencia p"trea y una
durabilidad adecuada para el fn para el que se destinan. Como se $a
dic$o antes la temperatura dependerá del tipo de material.
C/r.a #e Bigot
a Curva de @i%ot es una orma de representar la relación que $ay
entre la
-ni.ersi#a# #e %/ana0/ato
contracción en el secado no es lineal, representando la plasticidad
en las
arcillas, a condiciones de evaporación normal. a curva nos
reproduce la
velocidad de evaporación del a%ua, que podemos epresar como masa de
a%ua
evaporada por unida de superfcie en el tiempo.
8tapas de eliminación del a%ua
8iagrama #e e9/ipo
• A%ua
Proce#imiento
Elaoraci&n #e Bri9/etas
3 ;rimeramente pesar 300 % de arcilla blanca en la balana analtica,
y verterla con cuidado en una bande'a de plástico.
> Con una probeta, medir aproimadamente 60 m de a%ua, y con
cuidado, verterla lentamente sobre la arcilla, $asta que esta ya no
se pe%ue en las manos ni tampoco se quiebre tan ácilmente.
6 Con la ayuda de la espátula meclar la arcilla y el a%ua. ? +na ve
que se $a obtenido la consistencia deseada, de'ar de
suministrar a%ua, y re%istrar la cantidad de a%ua utiliada. B
:oldear la pasta, y elaborar cada inte%rante del equipo una
briqueta de
aproimadamente >>30 cm. 7 a que las briquetas se encuentren
un poco duras, realiar una marca de
Bcm con el vernier sobre cada una, y presionar un poco para lo%rar
cierta proundidad.
D Colocar las iniciales del nombre de cada inte%rante en su
respectiva briqueta, y la temperatura a la que posteriormente serán
calentadasE FB01C, 30001C o 30B01C, se%5n sea el caso.
/ ;esar cada una de las briquetas F levar todas las briquetas al
$orno a /01C por die minutos, lue%o
retirarlas, medir cuanto se $an enco%ido, y re%istrar su peso. 30
uevamente colocarlas en el $orno, y $acer el paso anterior
sucesivamente por aproimadamente una $ora. 33 Ge%istrar los datos,
y realiar los respectivos cálculos.
Elaoraci&n #e piezas cer"micas
3 Al i%ual que las briquetas, pesar ente F0!300 % de arcilla blanca
en la balana analtica, y verterla con cuidado en una bande'a de
plástico.
> A%re%ar a%ua a la arcilla, $asta obtener la consistencia
deseada, meclando con la espátula.
6 :oldear la pasta, y elaborar una f%ura deseada por cada
inte%rante. ? a que las f%uras se encuentren un poco duras,
colocarlas en el $orno
arcilla <g= > #e ag/a emperat/ra
?C
Peso inicial
<g= Isa 300 6B 3000 3>3./ oño 300 6B 3000 3>D.> So2 300
6B 30B0 3>?.F Noemi 300 6B FB0 3>?.3 Efra 300 6B FB0 3>?.?
Nancy 300 6B 30B0 3>>.FB Estean 300 6B FB0 3>B m/estra 300
6B 3000 30?.3
ala '3; Me#ici&n y .ariaci&n #e longit/# las Bri9/etas en
el @orno
on%itud (cm) (cm) iempo
<min=
Sof oemi 8ra ancy
* B B B B B B B B + ?.// ?.FF ?.FF B.0 ?.F6 ?.FB ?.F? ?./F * ?./
?.F ?./B ?.DF ?./B ?./ ?.DF ?./D , ?.D ?./7 ?./B ?.D> ?.7/ ?.7?
?.73 ?.7D (* ?.BB ?.77 ?.7B ?.?F ?.B/ ?.B? ?.73 ?.7D
Sig/ient
e
semana
6.D3 6.?/ 6.D? 6./F 6./6 6.DF 6./B 6.BF
ala 3; Me#ici&n y ariaci&n #el Peso #e las Bri9/etas en el
@orno
;eso (%)(cm) iempo
* 3>3.
+ 33F.
* 33D.
F
C/estionario
1.- Reportar el valor de agua de plasticidad.
8l valor de a%ua de plasticidad corresponde al 35% en masa de
a%ua. +na ve
ormadas las briquetas, ueron pesados para posteriormente re%istrar
la
p"rdida de peso y se les $io una marca como base para medir la
contracción
del bloque. 8l porcenta'e de p"rdida en peso se obtiene por la
si%uiente
ecuación-
100% × −
100% ×
L L Peso
ala ,3; 5es/lta#os #e las Pér#i#a #e Peso #e las Bri9/etas
H p"rdida de peso)
o * 3>3.
+ >.3/ 0./07 0.76
* 6.60
D
B , 7.>/
DB
ala 3; 5es/lta#os #el Porciento #e Contracci&n #e las
Bri9/etas
H contracción (cm)
+ >.?BF0
376F
0 B 30 3B >0 >B 60 6B ?0 0
B
30
3B
>0
>B
60
3. ¿Por qué es importante determinar la plasticidad
a plasticidad es la caracterstica más sobresaliente de las
arcillas. a
distin%uimos porque, %racias a ella, el ob'eto modelado conserva la
orma. a
plasticidad %uarda una estrec$a relación con la estructura laminar
de las
partculas y el a%ua. Sin el a%ua no eistira la plasticidad, pues
las partculas
no podran desliarse unas sobre otras. Cuanta más plástica es una
arcilla, más
a%ua absorberá. #e aqu se desprende el concepto de a%ua de
plasticidad, esto
es, el porcenta'e de a%ua necesario para que cualquier tipo de
arcilla o pasta
posea la eibilidad requerida para ser traba'ada con un m"todo
concreto de
-ni.ersi#a# #e %/ana0/ato
para moldes a presión, para vaciar, etc. Siempre se debe medir y
contabiliar
la cantidad de a%ua a2adida al material seco para $acerlo plástico.
8s
importante para saber qu" cantidad de a%ua es posible retirar de
los ob'etos
modelados, ya que pueden lle%ar a romperse.
Concl/si&n
Concl/si&n DJosé Antonio Conteras Contreras
8n esta práctica observamos el comportamiento de la pasta ormada
por la
arcilla y a%ua, con cierta eposición al calor y al tiempo. ;ara
obtener la
consistencia deseada en la pasta, dur" un poco debido a que era la
primera
ve que yo traba'aba con este tipo de material, y además no saba
equilibrar
muy bien la cantidad de arcilla con el a%ua, por lo que en momentos
la pasta
tenia eceso de a%ua, y en otros tenia eceso de arcilla. Al
introducir las
briquetas al $orno observamos como varia su contracción al perder
la
$umedad se%5n la temperatura y el tiempo de eposición, reduci"ndose
la
lon%itud inicial que $abamos marcado en cada piea.
Concl/si&n DJosé Estean !ern"n#ez Ireta
Con esta práctica pudimos construir la curva de @i%ot que nos ayuda
a conocer
la relación que $ay entre la p"rdida de $umedad y la contracción en
el secado
de las pieas cerámicas. 8stos datos se construyeron realiando unas
briquetas
de arcilla en la que medimos la cantidad de a%ua usada para
determinar la
cantidad de a%ua de plasticidad que ue del 6BH. &ambi"n pudimos
realiar
una piea de cerámica usando los dos tipos de moldeado
dierentes.
Concl/si&n DMaría Isael Esparza Benítez
&ras realiar la curva de @i%ot, la cual no resultó del
todo lineal, se observan las
distintas etapas de secado que surieron la pieas de cerámica. Al
fnal el
porcenta'e de peso perdido es casi el peso inicial de a%ua a2adido
y el
porcenta'e de contracción resulta muy elevado, interpretándose con
esto que
los ob'etivos de la práctica se cumplieron.
Concl/si&n D Alma Sofía Briseño Alatorre
os cerámicos son materiales usados com5nmente en diversas
aplicaciones, en
esta práctica observamos cómo es que el porcenta'e de $umedad de la
piea
va cambiando conorme el tiempo, disminuyendo aproimadamente en
>H
cada 3B min. o obstante al pasar una mayor cantidad de tiempo, el
resultado
aproimado ue de >BH es decir las pieas pierden una cantidad
considerable
de peso y se contraen de i%ual orma. o obstante como se observa la
curva de
@i%ot ue constante en cierta orma, contray"ndose en orma no lineal,
por lo
cual los ob'etivos planteados se cumplieron ya que se pudo observar
el
Concl/si&n D Alerto Efraín Pérez %&mez
8n esta práctica se analió el comportamiento de una pasta cerámica
de
composición ya dise2ada en la cual se a%re%ó aproimadamente el 60H
de
a%ua de una probeta , dependiendo de en donde se colocaron en el
$orno
inuyo en la transerencia de calor para que las briquetas perdieran
peso al
liberar a%ua, aunque al realiar la curva de bi%ot no se comportó de
orma
lineal, estas variaciones van desde la dierente orma de preparar la
briqueta
$asta como se dio la transerencia de calor a la superfcie de la
briqueta, al
fnaliar el dia pierden una cantidad considerable de a%ua, y al
analiar la
si%uiente semana se dierencia una perdida mayor de su peso.
Biliografía
3 Introducción a la tecnolo%a de la cerámica, ;aul Gado, 8d. 9me%a,
S. A., 3FF0.
> Ciencia y tecnolo%a de :ateriales, #. AsJeland, *rupo
8ditorial Iberoamericano, 3FF/.