Plasticidad En Las Arcillas

OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS CERAMICOS INDUSTRIALES
1ª Parte INTRODUCCIÓN AL COMPORTAMIENTO DE LAS PASTAS CERÁMICAS Profesor: Xavier Elías

ORGANIZAN: • Universidad Pontificia Bolivariana • Centro Nacional Producción Mas Limpia • Fundación Universitaria Iberoamericana Medellín, Marzo de 2001

LOS MATERIALES Y LA CERÁMICA
La cerámica es uno de los tres componentes básicos de los materiales queactualmente reconoce la comunidad internacional. Como muestra la figura y sólo en el campo de la cerámica se pueden distinguir: • Las cerámicas, los cementos y los vidrios como materiales individuales. • Los composites formados por matriz plástica y refuerzo de fibra de vidrio, matriz cerámica y refuerzo metálico. Tal es el desarrollo de las cerámicas que no es posible citar una sola tecnologíapuntera que no avance gracias a la incorporación de cerámicas avanzadas.

NATURALEZA DEL MATERIAL CERÁMICO
Para definir un material cerámico hay que recurrir a sus principales etapas de fabricación: • EN CRUDO: conglomerado de diversos materiales que se mantienen unidos gracias a las fuerzas de Van der Waals que ponen de manifiesto la plasticidad. • EN COCCIÓN: el calor suministrado provoca eldesmoronamiento de la estructura cristalina y la aparición de una fase vítrea. • EN COCIDO: la cerámica está formada por un conjunto de minerales no transformados, otros recristalizados, otros amorfos, poros de todo tipo y todos aglomerados por la fase vítrea.

EL DISEÑO MECÁNICO DE UNA PASTA CERÁMICA
El objetivo fundamental de una pasta cerámica es conseguir que la densidad aparente, en todaslas etapas de fabricación, sea máxima. Una vez elegidas las materias primas que componen la pasta, ésta se somete a una etapa de triturado y, finalmente a la conformación. En cualquiera de estas fases es fundamental una rigidez para evitar roturas. En la fase de cocción, obviamente, el objetivo fundamental es lograr una máxima densidad aparente que proporcione a la pieza cerámica las prestacionesfísicas, químicas y térmicas que de ella se espera. Así pues, y a grandes rasgos, el proceso cerámico es sinónimo de densificación y esta debe lograrse en las dos fases en que puede dividirse la fabricación cerámica: EL CONFORMADO y LA COCCIÓN.
Materias primas

TRITURACIÓN Humedad Presión CONFORMADO

Densidad aparente 1

COCCIÓN

Densidad aparente 2

CERAMIZACIÓN Y FORMACIÓN DE POROSEl proceso cerámico consiste en una serie de subprocesos: • TRITURACIÓN:aumenta la superficie específica y la aparición de plasticidad. Es preciso distinguir entre los poros intragranulares y los poros intergranulares. • CONFORMACIÓN: la presión aplicada origina deformaciones y reduce la porosidad intergranular. • COCCIÓN: los enlaces atómicos ceden y se inicia la formación de fase amorfa, partede la cual funde y se va introduciendo en los intersticios reduciendo el volumen de poros. A la salida del horno el producto cerámico presenta una porosidad cerrada (procedente de los poros intergranulares) y una porosidad abierta (poros situados en la superficie). La calidad, cantidad y distribución de los poros condiciona y clasifica los productos cerámicos.

CERÁMICA Y GRADO DE CRISTALINIDADUna de las maneras de clasificar los materiales cerámicos es atendiendo a su grada de cristalinidad. En líneas generales, el concepto básico que se desprende de la figura es: • FASE CRISTALINA: estructuras atómicas ordenadas, enlaces fuertes, reactividad elevada, resistencia a la abrasión alta. • FASE VÍTREA: estructuras atómicas desordenadas con enlaces más débiles. Por tanto con unaspropiedades físico-químicas opuestas a las de la estructura cristalina.

Fase vítrea mayoritaria Vidrio Fibra cerámica Esmaltes cerámicos Gres, porcelanas Cerámica estructural, azulejos Refractarios, cementos Vitrocerámicas Cerámicas sinterizadas Fase cristalina mayoritaria

MINERALES DE ARCILLA Grupo de las Caolinitas
Las caolinitas son una extensa familia cuyos miembros más importantes son: •...