MATERIALES DE CONSTRUCCION

MATERIALES DE CONSTRUCCION
CAPITULO VI
Materiales Cerámicos
Materiales Cerámicos:
Entendemos como materiales cerámicos las piezas formadas por mezclas de arcillas y
otros componentes sometidos a un proceso de cocción y una determinada temperatura.
Según el proceso de cocción y el tipo de componentes los materiales cerámicos se
clasifican en: productos de alfarería, azulejos, gres, porcelana, refractarios y abrasivos.
Cada uno de estos con características especiales y son objeto de aplicaciones diversas en
la construcción, pudiéndose emplear como elementos resistentes de separación,
decoración y múltiples usos más.
Materia prima:
La materia prima principal es la arcilla y en la industria de la cerámica son tres: la caolinita,
la montmorillonita y la illita, todos ellos de estructura hojosa, no se encuentran puros sino
mezclados, aunque predomine un material mezclado. Una de las características
principales de la arcilla es la plasticidad condición indispensable para el moldeo.
Productos correctores y fundentes:
Algunas veces tiene importancia el color final de los materiales cerámicos, la coloración
puede conseguirse por adición de ciertos minerales ricos en hierro o variando las faces de
cocción.
Las modificaciones de la plasticidad depende si la arcilla es grasa (gran plasticidad) o
marga (baja plasticidad), cuando la arcilla es de gran plasticidad tiene mucha adherencia
pero dificulta el manejo y el moldeo por lo que hay que agregarle productos
desengrasantes el mas usado es el polvo de ladrillo molido, que no debe ser muy fino, a
las arcillas margas se le deben añadir otras más grasas para conseguir la plasticidad
idónea. También se emplean fundentes que son materiales que favorecen la cocción y
vitrificación de los productos cerámicos.
Productos de Alfarería:
Los productos de alfarería se obtienen mediante las siguientes operaciones:
1. Preparación: se seleccionan la arcilla adecuada al tipo de pieza a fabricar.
2. Moldeo: (dar la forma de la pieza) esta se realiza mediante moldes especiales
llamados galleteras o más bien mediante prensas en la antigüedad esta operación
se realizaba a mano mediante gradillas.
3. Desecación: es para que pierda el agua del amasado, este puede ser efectuado de
manera natural, colocando las piezas encima de un cobertizo ventilado y de
manera artificial aportando calor.
4. Cocción: mediante hornos, con un sistema lento, en el cual el calor aumente
progresivamente.
5. Enfriamiento: este proceso también debe ser lento.
6. Almacenaje y embalaje.
Foto de Máquina para hacer ladrillos y gradillas.
Las principales piezas de alfarería son: el ladrillo, las tejas, las bovedillas, bloques de barro,
etc.
Ladrillos:
Un ladrillo es una pieza cerámica, generalmente ortoédrica, obtenida por moldeo, secado
y cocción a altas temperaturas de una pasta arcillosa, cuyas dimensiones suelen rondar 24
x 11,5 x 6 cm. Se emplea en albañilería para la ejecución de fábricas de ladrillo, ya sean
muros, tabiques, tabicones, etc. Se estima que los primeros ladrillos fueron creados
alrededor del 6.000 a.C.
La arcilla con la que se elabora los ladrillos es un material sedimentario de partículas muy
pequeñas de silicatos hidratados de alúmina, además de otros minerales como el caolín, la
montmorillonita y la illita. Se considera el adobe como el precursor del ladrillo, puesto que
se basa en el concepto de utilización de barro arcilloso para la ejecución de muros,
aunque el adobe no experimenta los cambios físico-químicos de la cocción. El ladrillo es la
versión irreversible del adobe, producto de la cocción a altas temperaturas.
Partes de un ladrillo:
Su forma es la de un prisma rectangular, en el que sus diferentes dimensiones reciben el
nombre de soga, tizón y grueso, siendo la soga su dimensión mayor. Así mismo, las
diferentes caras del ladrillo reciben el nombre de tabla, canto y testa (la tabla es la
mayor). Por lo general, la soga es del doble de longitud que el tizón o, más exactamente,
dos tizones más una junta, lo que permite combinarlos libremente. El grueso, por el
contrario, puede no estar modulado.
Tipos de Ladrillos:
Según su forma, los ladrillos se clasifican en:
• Ladrillo perforado, que son todos aquellos que tienen perforaciones en la tabla que
ocupen más del 10% de la superficie de la misma. Muy popular para la ejecución
de fachadas de ladrillo visto.
• Ladrillo macizo, aquellos con menos de un 10% de perforaciones en la tabla.
Algunos modelos presentan rebajes en dichas tablas y en las testas para ejecución
de muros sin llagas.
• Ladrillo tejar o manual, simulan los antiguos ladrillos de fabricación artesanal, con
apariencia tosca y caras rugosas. Tienen buenas propiedades ornamentales.
• Ladrillo hueco, son aquellos que poseen perforaciones en el canto o en la testa,
que reducen el volumen de cerámica empleado en ellos. Son los que se usan para
tabiquería que no vaya a sufrir cargas especiales. Pueden ser de varios tipos:
– Rasilla: su grueso y su soga son mucho mayores que su tizón. Sus
dimensiones habituales son 24x11.5x2.5
– Ladrillo hueco simple: posee una hilera de perforaciones en la testa.
– Ladrillo hueco doble: posee dos hileras de perforaciones en la testa.
•
Ladrillos especiales: con formas y dimensiones especiales destinados para un uso
especial, entre los que se encuentran el machihembrado, aplanillado.
Ladrillos huecos:
Usos:
Los ladrillos son utilizados en construcción en cerramientos, fachadas y particiones. Se
utiliza principalmente para construir muros o tabiques. Aunque se pueden colocar a
hueso, lo habitual es que se reciban con mortero. La disposición de los ladrillos en el muro
se conoce como aparejo, existiendo gran variedad de ellos.
Aparejo es la ley de traba o disposición de los ladrillos en un muro, estipulando desde las
dimensiones del muro hasta los encuentros y los enjarjes, de manera que el muro suba de
forma homogénea en toda la altura del edificio. Algunos tipos de aparejo son los
siguientes:
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Aparejo a sogas: los costados del muro se forman por las sogas del ladrillo, tiene
un espesor de medio pie (el tizón) y es muy utilizado para fachadas de ladrillo cara
vista.
Aparejo a tizones o a la española: en este caso los tizones forman los costados del
muro y su espesor es de 1 pie (la soga). Muy utilizado en muros que soportan
cargas estructurales (portantes).
Aparejo inglés: en este caso se alternan hiladas en sogas y en tizones, dando un
espesor de 1 pie (la soga). Se emplea mucho para muros portantes en fachadas de
ladrillo cara vista. Su traba es mejor que el muro a tizones pero su puesta en obra
es más complicada y requiere mano de obra más experimentada.
Aparejo en panderete: es el empleado para la ejecución de tabiques, su espesor es
el del grueso de la pieza y no está preparado para absorber cargas excepto su
propio peso.
Aparejo palomero: es como el aparejo en panderete pero dejando huecos entre las
piezas horizontales. Se emplea en aquellos tabiques provisionales que deben dejar
ventilar la estancia y en un determinado tipo de estructura de cubierta.
Aparejo inglés:
Aparejo en panderete:
Aparejo palomero:
Aparejo a sogas:
Aparejo a tizones:
Elaboración del ladrillo:
Hoy día, en cualquier fábrica de ladrillos, se llevan a cabo una serie de procesos estándar
que comprenden desde la elección del material arcilloso, al proceso de empacado final. La
materia prima utilizada para la producción de ladrillos es, fundamentalmente, la arcilla.
Este material está compuesto, en esencia, de sílice, alúmina, agua y cantidades variables
de óxidos de hierro y otros materiales alcalinos, como los óxidos de calcio y los óxidos de
magnesio.
Las partículas de materiales son capaces de absorber higroscópicamente hasta el 70% en
peso, de agua. Debido a la característica de absorber la humedad, la arcilla, cuando está
hidratada, adquiere la plasticidad suficiente para ser moldeada, muy distinta de cuando
está seca, que presenta un aspecto terroso.
Durante la fase de endurecimiento, por secado, o por cocción, el material arcilloso
adquiere características de notable solidez con una disminución de masa, por pérdida de
agua, de entre un 5 a 15%, en proporción a su plasticidad inicial.
Una vez seleccionado el tipo de arcilla el proceso puede resumirse en:
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Maduración
Tratamiento mecánico previo
Depósito de materia prima procesada
Humidificación
Moldeado
Secado
Cocción
Almacenaje
Maduración
Antes de incorporar la arcilla al ciclo de producción, hay que someterla a ciertos
tratamientos de trituración, homogenización y reposo en acopio, con la finalidad de
obtener una adecuada consistencia y uniformidad de las características físicas y químicas
deseadas.
El reposo a la intemperie tiene, en primer lugar, la finalidad de facilitar el
desmenuzamiento de los terrores y la disolución de los nódulos para impedir las
aglomeraciones de las partículas arcillosas. La exposición a la acción atmosférica (aire,
lluvia, sol, hielo, etc.) favorece, además, la descomposición de la materia orgánica que
pueda estar presente y permite la purificación química y biológica del material. De esta
manera se obtiene un material completamente inerte y poco dado a posteriores
transformaciones mecánicas o químicas.
Tratamiento mecánico previo
Después de la maduración que se produce en la zona de acopio, sigue la fase de preelaboración que consiste en una serie de operaciones que tienen la finalidad de purificar y
refinar la materia prima. Los instrumentos utilizados en la pre-elaboración, para un
tratamiento puramente mecánico suelen ser:
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Rompe-terrones: como su propio nombre indica, sirve para reducir las dimensiones
de los terrones hasta u diámetro de, entre 15 y 30 mm.
Eliminador de piedras: está constituido, generalmente, por dos cilindros que giran
a diferentes velocidades, capaces de separar la arcilla de las piedras o chinos.
Desintegrador: se encarga de triturar los terrones de mayor tamaño, más duros y
compactos, por la acción de una serie de cilindros dentados.
Laminador refinador: está formado por dos cilindros rotatorios lisos montados en
ejes paralelos, con separación, entre sí, de 1 a 2 mm, espacio por el cual se hace
pasar la arcilla sometiéndola a un aplastamiento y un planchado que hacen aún
más pequeñas las partículas. En esta última fase se consigue la eventual trituración
de los últimos nódulos que pudieran estar, todavía, en el interior del material.
Humidificación
Antes de llegar a la operación de moldeo, se saca la arcilla de los silos y se lleva a un
laminador refinador y, posteriormente a un mezclador humedecedor, donde se agrega
agua para obtener la humedad precisa.
Moldeado
El moldeado consiste en hacer pasar la mezcla de arcilla a través de una boquilla al final de
la extrusora. La boquilla es una plancha perforada que tiene la forma del objeto que se
quiere producir.
El moldeado, normalmente, se hace en caliente (utilizando vapor saturado a 130°C,
aproximadamente, y a presión reducida. Procediendo de esta manera, se obtiene una
humedad más uniforme y una masa más compacta, puesto que el vapor tiene un mayor
poder de penetración que el agua.
Secado
El secado es una de las fases más delicadas del proceso de producción. De esta etapa
depende, en gran parte, el buen resultado y calidad del material, más que nada en lo que
respecta a la ausencia de fisuras. El secado tiene la finalidad de eliminar el agua agregada
en la fase de moldeado para, de esta manera, poder pasar a la fase de cocción.
Esta fase se realiza en secaderos que pueden ser de diferentes tipos. A veces se hace
circular aire, de un extremo a otro, por el interior del secadero, y otras veces es el material
el que circula por el interior del secadero sin inducir corrientes de aire. Lo más normal es
que la eliminación del agua, del material crudo, se lleve a cabo insuflando,
superficialmente, al material, aire caliente con una cantidad de humedad variable. Eso
permite evitar golpes termohigrométricos que puedan producir una disminución de la
masa de agua a ritmos diferentes en distintas zonas del material y, por lo tanto, a producir
fisuras localizadas.
Cocción
Se realiza en hornos de túnel, que en algunos casos pueden llegar a medir hasta 120 m de
longitud, y donde la temperatura de la zona de cocción oscila entre 900 °C y 1000 °C.
En el interior del horno, la temperatura varía de forma continua y uniforme. El material
secado se coloca en carros especiales, en paquetes estándar y alimentado continuamente
por una de las extremidades del túnel (de dónde sale por el extremo opuesto una vez que
está cocido).
Almacenaje
Antes del embalaje, se procede a la formación de paquetes sobre pallets, que permitirán
después moverlos fácilmente con carretillas de horquilla. El embalaje consiste en envolver
los paquetes con cintas de plástico o de metal, de modo que puedan ser depositados en
lugares de almacenamiento para, posteriormente, ser trasladados en camión.
Tejas:
La teja es una pieza elaborada con barro cocido, de forma curvada, que se coloca en la
parte exterior de la cubierta, conformado el tejado, para recibir y canalizar el agua de
lluvia, la nieve, o el granizo. El empleo de tejas para cubiertas está atribuido a los griegos,
quienes utilizaban placas de cerámica delgada y ligeramente curvada.
La teja cerámica:
La teja cerámica es uno de los materiales de construcción más empleado en muchas
regiones como revestimiento de tejados. Una característica ventajosa de las tejas
elaboradas con arcilla es su larga durabilidad, bajo coste y escaso mantenimiento.
Su forma varió en diferentes épocas, culturas y regiones, aunque su uso fue similar,
evolucionando a lo largo de los siglos.
Clasificación de las tejas:
Las Tejas cerámicas se pueden clasificar, por la forma, en:
•
•
•
Teja curva, o árabe, de forma acanalada.
Teja plana, de forma más compleja, dispone de acanaladuras y resaltes para su
encaje y solape.
Teja mixta o flamenca con apariencia similar a la curva, y una parte plana con
solape en el borde.
También existen piezas especiales, de variadas formas, destinadas a solucionar las zonas
más complejas del tejado, como las "limas" (aristas), encuentros con otros elementos, y
puntos singulares.
Teja árabe
Teja flamenca
Teja plana
Colocación de una teja:
Azulejos:
El término azulejo del árabe az-zulaiy (piedra pulida) refiere a una pieza de cerámica de
poco espesor, generalmente cuadrada, en la cual una de las caras es vidriada, resultado de
la cocción de una substancia a base de esmalte que se torna impermeable y brillante. Esta
cara puede ser monocromática o policromática, lisa o en relieve. El azulejo es
generalmente usado en gran cantidad como elemento asociado a la arquitectura en
revestimiento de superficies interiores o exteriores o como elemento decorativo aislado.
Los temas oscilan entre los relatos de episodios históricos, escenas mitológicas,
iconografía religiosa y una extensa gama de elementos decorativos (geométricos,
vegetalistas etc.) aplicados en paredes, pavimentos y techos de palacios, jardines, edificios
religiosos (iglesias, conventos), de habitaciones y públicos.
Con diferentes características entre si, este material se convirtió en un elemento de
construcción divulgado en diferentes países. El azulejo trascendió para algo más que un
simple elemento decorativo de poco valor intrínseco. Este material convencional es usado
por su bajo costo, por su gran posibilidad de realzar estéticamente un edificio de modo
práctico. Pero en el se refracta, además de la luz, el repertorio de la imaginación del
artista. Actualmente, se busca más al azulejo por su característica impermeabilizante que
por su valor decorativo, siendo muy usado en cocinas, baños y demás áreas hidráulicas.
Técnicas de Fabricación de Azulejos:
El proceso de fabricación del azulejo comprende las siguientes operaciones:
Extracción y trituración de las arcillas, molturación de las arcillas oportunamente
dosificadas con el grado de finura requerido, prensado y floración, secado y cocción y por
ultimo cocción del esmalte protector.
Las técnicas más importantes para su fabricación son:
Alicatado: técnica para revestimientos en la que se agrupan pedazos de cerámica vidriada
cortados en diferentes tamaños y formas geométricas con la ayuda de un alicate. Cada
pedazo es monocromático forma parte de un conjunto de varios colores que puede ser
más o menos complejo, semejante al trabajo con mosaicos. Esta técnica estuvo de moda
en los siglos XVI y XVII.
Cuerda-seca: Esta técnica fue desarrollada a finales del s. XV y a inicios del XVI, en la que
la separación de los colores (motivos decorativos) se realiza abriendo surcos en la pieza
que, rellenados con una mezcla de aceite de linaza, manganeso materia gorda, evita que
haya mezcla de colores (hidro-soluble) durante la aplicación del cocido.
Arista (o Cuenca): técnica del período de la cuerda-seca en que la separación de los
colores es hecha levantando aristas (pequeños muros) en la pieza, que surgen al presionar
el negativo del estándar (molde de madera o metal) en la arcilla todavía suave. Este
proceso más simplificado reduce el precio del producto acabado y permite una mejor
variedad de estándares, aunque el acabado no sea siempre perfecto. Con los mayores
centros de producción en Sevilla y Toledo esta técnica fue también empleada en Portugal,
en donde se desarrollan variedades en alto-relieve (azulejo relevado) de estándares con
parras. Existen también los raros ejemplos de azulejo de “lustre”, en la que para su reflejo
metálico final se coloca una liga de plata y bronce sobre el vidriado, que después es cocido
una tercera vez a baja temperatura.
Majólica: Técnica originaria de Italia e introducida en la Península Ibérica a mediados del
siglo XVI. Ahora es simple aclarar el origen del término; tal vez una locución italiana para
designar a Mallorca, puerto de donde eran exportados los azulejos, o una metamorfosis
del término Opera di Mallica usado desde el siglo XV para designar la mercancía italiana
exportada del puerto de Málaga. El término loza de barro, utilizado a partir del siglo XVII,
originado en el centro italiano Faenza donde era producida esta cerámica.
La majólica viene a revolucionar la producción del azulejo pues permite la pintura directa
sobre la pieza ya vidriada. Después del primer cocido es puesta sobre la placa un líquido
espeso (blanco opaco) a base de esmalte estañífero (estaño, óxido de chumbo, arena rica
en cuarzo, sal y soda) que vitrifica el segundo cocido. El óxido de estaño ofrece en la
superficie (vidriada) una coloración blanca translúcida, en la cual es posible aplicar
directamente el pigmento soluble de óxidos metálicos en cinco escalas de color: azul
cobalto, verde bronce, castaño manganeso, amarillo antimonio y rojo hierro (que por ser
de difícil aplicación surge poco en los ejemplos iníciales). Los pigmentos son
inmediatamente absorbidos, lo que elimina cualquier posibilidad de corrección de la
pintura (decoración designada a fuego alto). El azulejo es entonces colocado nuevamente
en el horno con una temperatura mínima de 850ºC revelando, solo después de la cocida,
los respectivos colores utilizados.
Azulejo semi-industrial: Técnicas semi-industriales utilizadas a partir del siglo XIX como
técnica de decoración en forma de estam
Propiedades que deben reunir los azulejos:
Deben tener las caras laterales y posterior exenta de esmalte para favorecer el agarre,
deben tener las caras perfectamente planas y aristas vivas y rectas, contar con
uniformidad en las medidas y no hallarse defectos en la cara del esmalte.
Los azulejos son usados como material no estructural, sino un material destinado a
revestir superficie para su protección o embellecimiento, son principalmente usados en
baños y cocinas, paramentos de laboratorios y hospitales, salas de aseo, arrimaderos de
edificios públicos, pero nunca en el suelo pues resultan resbaladizos.
Gres:
Galicismo (en francés: grès). Designa un tipo de producto cerámico compacto, de buena
resistencia mecánica, opaco, apariencia superficial húmeda, generalmente coloreado y
quemado a más de 1200ºC de temperatura que se obtiene a partir de una pasta cerámica
rica en fundentes.
Químicamente es un compuesto de alúmina, sílice y álcalis. Óxidos aportados por distintos
tipos de arcillas, cuarzo y feldespato.
Se trata de un producto vitrificado en toda su masa y muy compacto, que presenta como
característica esencial una porosidad extremadamente baja, que le confiere excelentes
propiedades mecánicas y químicas, resistentes a la helada, lo que lo hace útil para su uso
como pavimento o revestimiento exterior en zonas frías.
También presenta una gran resistencia a los agentes químicos y productos de limpieza y
además mantiene una muy buena resistencia a la abrasión y con un elevado módulo de
rotura, lo que facilita su uso en ambientes de intenso tráfico peatonal o en entornos
industriales. A ello hay que añadir la facilidad de su limpieza, lo que le convierte en un
material idóneo para la pavimentación de espacios donde la higiene es primordial.
La búsqueda de nuevos efectos ha dado lugar a toda una serie de tratamientos del
producto final, como el pulido, permitiendo el desarrollo de dos variedades de gres
porcelánico natural y el pulido.
El porcelánico natural o sin pulir (no recibe ningún tratamiento tras su cocción) presenta
un aspecto natural llegando a imitar a las piedras que encontramos en la propia
naturaleza, como las pizarras, los mármoles, los adoquines....
Si el porcelánico es pulido, una vez finalizada la fase de cocción del producto, se pule la
pieza adquiriendo un aspecto extremadamente brillante, imitando los efectos
superficiales de cualquier mármol pulido.
Otro tratamiento del producto final es el rectificado del gres porcelánico, que hoy día
también se está aplicando a otro tipo de materiales cerámicos. El rectificado permite la
modificación de las dimensiones de las piezas, y así se eliminan los problemas de
estabilidad dimensional además que le confiere una geometría muy regular.
El biselado de los cantos de las piezas o la eliminación de las juntas laterales de las mismas
es otro tratamiento importante actual. Posibilita su colocación sin juntas de separación,
logrando un efecto estético final de gran calidad.
Otra variedad de gres porcelánico que ha cristalizado en los últimos tres años en el
mercado internacional es el pavimento de base porcelánica (sobre todo para aprovechar
las propiedades de resistencia a la helada y baja absorción de agua) conocido por el gres
porcelánico esmaltado. El producto se ha consolidado como una alternativa a los
productos cerámicos esmaltados y es una posibilidad más para los fabricantes hasta la
fecha de gres porcelánico “tradicional”.
Denominación
Es la denominación generalizada de las baldosas cerámicas de muy baja absorción de
agua, prensadas en seco, no esmaltadas y, por tanto, sometidas a una única cocción.
Aspecto
El cuerpo de la baldosa es del color resultante de la adición a su masa de colorantes, con
distribución uniforme o granular. Es de grano fino y homogéneo, no siendo apreciables a
simple vista los elementos no homogéneos (granos, inclusiones, poros).La cara vista, de la
misma materia que el cuerpo, puede ser de color liso, moteada, marmoleada o decorada.
Las superficies y aristas son regulares y bien acabadas. La forma actualmente
predominante es cuadrada, con proporción menor de la rectangular. Las piezas especiales
más usuales son los peldaños y los rodapiés.
Uso
Las baldosas de gres porcelánico pueden utilizarse tal como resultan tras la cocción o
someterse la cara vista a un proceso de pulido, que le da brillo y lisura. La cara vista puede
tener relieves con fines decorativos (similares a los de piedras naturales) o antideslizantes
(puntas de diamante, estrías, ángulos,...).
Clasificación normativa:
El gres porcelánico está comprendido dentro de grupo BIa (Baldosas cerámicas prensadas
en seco con absorción de agua E < 0,5%) de la norma ISO 13006 y UNE 67-087.
Últimas tendencias del gres porcelánico.
Desarrollo de los grandes formatos llegando a alcanzar los 90x120 cm. Estas dimensiones
del gres porcelánico están abriendo nuevas posibilidades en la sustitución de las piedras
naturales las fachadas, encimeras de cocinas y baños. La investigación avanza en sus
efectos decorativos potenciándose productos de carácter rústico y los mosaicos. Recibe
múltiples tratamientos superficiales para conseguir innovadores efectos, como el
rectificado, el pulido, el satinado, etc. Las piezas complementarias cada vez están más
trabajadas en los que destaca el desarrollo de los relieves. Además se crean sistemas de
cenefas de piezas pre-cortadas y compuestas en una malla, permitiendo la creación de
rosetones ricos y complejos.
Porcelana:
La porcelana es un producto cerámico tradicionalmente blanco, compacto, duro (no lo
raya el acero) y translúcido. Desarrollado por los chinos en el siglo VII u VIII e
históricamente muy apreciado en occidente, pasando un largo tiempo antes de que su
modo de elaboración fuera reinventado en Europa.
La porcelana se obtiene a partir de una pasta muy elaborada compuesta por caolín,
feldespato y cuarzo. El proceso de cocción se realiza en dos etapas: 1. la obtención del
bizcocho (850-900ºC) y 2. el vidriado (a temperaturas que varían según el producto entre
1175 y 1450ºC). La porcelana se suele decorar en una tercera cocción (tercer fuego) con
pigmentos que se obtienen a partir de óxidos metálicos calcinados.
La tipología de la porcelana es muy amplia: porcelana de alto fuego, porcelana de huesos
(bone china), porcelana técnica, porcelana eléctrica, porcelana de Paros etc.
Historia de la porcelana:
El nombre de porcelana se debe a una confusión. La palabra porcelana es sinónimo de
cau-co cuya concha es blanca y muy estimada y que en algunos lugares de Oriente se
utilizaba como moneda. Cuando Marco Polo regresó de su viaje y escribió sus memorias,
comentó sobre la belleza de la cerámica china y al mismo tiempo contó que sacaban
muchas de estas conchas o porcelanas del mar. Como hasta el momento la fórmula seguía
siendo un misterio, pensaron que tal vez esa cerámica estaba hecha con la concha
nacarada del molusco llamado porcelana. Y con ese nombre se quedó.
Su origen está en China, en la época de la dinastía Shui (581-617) y tuvo gran impulso en
los años siguientes, del 618 al 906, en la época T’Ang. La tradición cuenta que fue Marco
Polo quien habló por primera vez sobre este tipo de cerámica, pero hasta mediados del
siglo XIV no se dieron las primeras importaciones comerciales en Europa.
Desde su descubrimiento hubo muchos intentos por averiguar la fórmula de su
fabricación. En los años siguientes se intentó imitarla con una falsa porcelana utilizando el
vidrio lácteo. En tiempos de los Médicis, en el Renacimiento se consiguió una pasta
artificial llamada frita, un compuesto elaborado con caolín y silicatos de cuarzo vidrioso,
con un acabado que consistía en una cobertura de esmalte con mezcla de estaño, como
en la cerámica mayólica. Es lo que se conoce como cerámica blanda o tierna que es
blanca, compacta, ligera y traslúcida. En Inglaterra se llegó a alcanzar una gran calidad en
este tipo de porcelana, esencialmente fina y ligera. La composición de esta cerámica es:
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Caolín
Frita vidriosa
Polvo de alabastro y de mármol
Óxidos: de potasio, de aluminio y de magnesio
Esmalte de estaño (sólo en época de los Medici)
Calidad, tipos y usos:
La calidad de la porcelana se comprobará por el sonido metálico, largo. Según el cual
distinguen dos tipos:
1. Loza sanitaria: solo exige impermeabilidad y posibilidad de utilización
2. Gres sanitario: debe resistir chorros de agua distantes si el menor cuarteo y a
temperatura variante (18°C a 90°C)
3. Porcelana vitrificada: se exige marca de fábrica, cumplir las condiciones anteriores
y tener la máxima perfección en el acabado, es la empleada para fabricar los
aparatos sanitarios.
Materiales Refractarios:
Algunos materiales cerámicos pueden soportar temperaturas extremadamente altas sin
perder su solidez. Son los denominados materiales refractarios. Generalmente tienen baja
conductividad térmica por lo que son empleados como aislantes. Por ejemplo, partes de
los cohetes espaciales son construidos de azulejos cerámicos que protegen la nave de las
altas temperaturas causadas durante la entrada a la atmósfera.
Por lo general los materiales cerámicos presentan un buen comportamiento a alta
temperatura mientras que pueden sufrir roturas por choque térmico a temperaturas
inferiores.
Termofluencia: La conservación de las propiedades mecánicas a altas temperaturas toma
gran importancia en determinados sectores como la industria aeroespacial. Los materiales
cerámicos poseen por lo general una buena resistencia a la termofluencia. Esto es debido
principalmente a dos factores en el caso de cerámicos cristalinos: altos valores de
temperatura de fusión y elevada energía de activación para que comience la difusión.
Choque térmico: Se define como la fractura de un material como resultado de un cambio
brusco de temperatura. Esta variación repentina da lugar a tensiones superficiales de
tracción que llevan a la fractura. Entre los factores que condicionan la resistencia al
choque térmico toma gran importancia la porosidad del material. Al disminuir la
porosidad (aumentar la densidad) la resistencia al choque térmico y las características de
aislamiento se reducen, mientras que la resistencia mecánica y la capacidad de carga
aumentan. Muchos materiales son usados en estados muy porosos y es frecuente
encontrar materiales combinados: una capa porosa con buenas propiedades de
aislamiento combinada con una delgada chaqueta de material más denso que provee
resistencia.
Tal vez sea sorprendente que estos materiales puedan ser usados a temperaturas en
donde se licúan parcialmente. Por ejemplo, los ladrillos refractarios de dióxido de silicio
(SiO2), usados para recubrir hornos de fundición de acero, trabajan a temperaturas
superiores a 1650 °C (3000 °F), cuando algunos de los ladrillos comienzan a licuarse.
Diseñados para esa función, una situación sin sobresaltos requiere un control responsable
sobre todos los aspectos de la construcción y uso.
Los materiales refractarios forman tres grupos:
El grupo ácido, el grupo básico y el grupo neutro
Son usados de diversas formas entre las cuales tenemos: revestir hornos rotatorios,
chimeneas o conductos de humo, entre otros.
Materiales Abrasivos:
Son productos destinados a rebajar, pulir y cortar otros elementos de menor dureza, se
encuentran en el mercado en productos aglutinados como ruedas, discos o tela o en
grano.
La gran mayoría de los minerales cerámicos, pensándolos como fases, al igual que los
metales, tienen estructuras cristalinas. En estas están presentes elementos metálicos y no
metálicos con enlaces covalentes ó iónicos. Haciendo un poco de memoria sobre las clases
de Química, esto significa que son estructuras que no tienen muchos electrones libres. Los
electrones están compartidos covalentemente entre átomos adyacentes ó bien son
transferidos de un átomo a otro para dar un enlace iónico.
Estos tipos de enlaces son los que dan a los materiales cerámicos una alta estabilidad.
Como clase, la temperatura de fusión en promedio, es más alta que la de los materiales
metálicos u orgánicos. Son más resistentes a la alteración química. En general son malos
conductores tanto eléctricos como térmicos.
Las estructuras cristalinas son bastante complejas; lo cual sumado a la mayor resistencia
de sus enlaces químicos, hacen lentas a las reacciones químicas cerámicas.
De aquellos compuestos que nos interesan, como el Si C (carburo de silicio), las
estructuras y propiedades se encuentran entre las de los materiales cerámicos y de los
metálicos. Como compuesto tienen elementos semimetálicos.
Toda esta digresión nos debe llevar a tener presente los siguientes conceptos:


Los abrasivos como el Si C (carburo de silicio), el Al2O3 (óxido de aluminio –
corindón) son compuestos cerámicos.
Los materiales cerámicos son compuestos de metales y no metales.

Las propiedades de los materiales cerámicos son producto de sus estructuras
cristalinas.
En general, están caracterizados por sus elevadas resistencias al corte, con lo cual no son
dúctiles. Por ende, tienen:



Altas durezas y resistencias a la compresión.
Alta sensibilidad a las fisuras.
Baja resistencias a la fractura.
La dureza y la resistencia son importantes en algunos casos.
Para evaluar la dureza, actualmente se utilizan ensayos de microdureza. Para los
cerámicos, la dureza – volveremos sobre este concepto – se puede definir como la
resistencia a la acción de ser rayado.
Este concepto fue sobre el que se creó la escala de Mohs. “Método de rasguño de dureza
Mohs”. Básicamente, se seleccionan (10) diez minerales que van desde el diamante con
valor (10) diez, hasta el talco con valor (1) uno. Los valores se escogen con base en una
muestra de un número más alto que pudiera rayar a uno con un número menor. Es decir,
el más alto raya al más bajo.
En este punto, ya alguien deber estar cayendo en la cuenta del por qué aplicamos
abrasivos (materiales cerámicos) para tallar un vidrio (otro material cerámico). Además, si
observamos la escala de dureza, detengamos nuestra atención en la ubicación del carburo
de silicio, el corindón y el vidrio.
Al vidrio lo desbastamos con el carburo de silicio. Afinamos nuestro trabajo con el
corindón y, finalmente, pulimos con óxido de cerio.
Ya hemos clasificado a los abrasivos como materiales cerámicos. También hemos dicho,
que hay materiales, de este tipo, que presentan una gran dureza, lo cual los hace muy
útiles para ser usados como tales. Estos servirán para cortar, afilar y pulir, siempre, a otros
materiales menos duros.
En nuestros trabajos ópticos, también en forma industrial, la alúmina fundida y el carburo
de silicio son los más utilizados.
Definición de Abrasivos:
Los abrasivos son todos los materiales, productos químicos o naturales, cuya dureza es
mayor que la del objeto a rayar.
Pueden ser en polvo, líquidos, mixtos, aglutinados con materiales de resinas sintéticas,
aleaciones metálicas y/o montados en soportes flexibles, rígidos, oscilantes y/o giratorios.
Pueden ser producidos para allanar, alisar, pulir mármol, piedra, granito, cerámica, vidrio,
madera, acero y materiales varios que precisen un acabado de sus superficies.
Obtención de los Abrasivos:
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Proceso Bayer para la alúmina
Proceso de Acheson para obtención de carburo de silicio
Características de los granos abrasivos:
• Dureza: como ya hemos visto, se puede definir como la resistencia a la acción del
rayado. Recordemos el concepto de escala de Mohs donde se comienza por el diamante,
que raya a todos, hasta el talco, que puede ser rayado por todos.
• Tenacidad: es la capacidad de los granos abrasivos de absorber energía. Esto significa
que los granos resisten impactos bajo la acción de esfuerzos de choque y no pierden su
capacidad de corte.
• Friabilidad: es la capacidad de los granos de fracturarse, cuando van perdiendo poder de
corte, y durante el trabajo se crean nuevas aristas de corte y generan menos calor.