CERÁMICOS

CARLOS SANCHEZDANIEL HOYOS MARCOS HOYOSSERGIO PARRA

Una vez dominado el fuego por los humanos, al observar que al extinguirse una hoguera quedan endurecidas las huellas existentes en el suelo arcilloso y que este tipo de tierra la propiedad plástica, es decir, que admitía una vez humedecida cambios de forma por leve presión; la curiosidad y la inventiva, inherentes a la condición humana, condujeron a elaborar objetos, bien ornamentales y utilitarios.

HISTORIA

Los materiales cerámicos son compuestos químicos inorgánicos o soluciones complejas, constituidos por elementos metálicos y no metálicos unidos entre sí principalmente mediante enlaces iónicos y/o covalentes; con gran aplicación en alfarería, construcción, utensilios de cocina, dispositivos eléctricos...

Introducción

Esta gran versatilidad de aplicaciones se debe a que poseen propiedades muy características que no pueden obtenerse con ningún otro material.

Introducción

La palabra cerámica viene del griego (kéramos) que significa arcilla y fue introducida a las lenguas modernas por el arqueólogo Passeri en una obra impresa en Venecia en 1768.

En este documento se trata los cerámicos por sus características, aplicación, composición y abundancia en la tierra. Como también su uso y efecto en el ambiente.

Materiales cerámicos tradicionales:

Arcilla

Sílice

Feldespato

Clasificación

Materiales cerámicos de uso específico en ingeniería:

Oxido de aluminio

Carburo de silicio

Nitruro de silicio

Clasificación

Diagrama de composición de los cerámicos

• PROPIEDADES MECÁNICAS 

• Son duros y frágiles a temperatura ambiente debido a su enlace iónico/covalente, esta fragilidad se intensifica por la presencia de imperfecciones.

• Son deformables a elevadas temperaturas ya que a esas temperaturas se permite el deslizamiento de bordes de grano.

Propiedades

No suelen presentar propiedades magnéticas, sin embargo podemos encontrar cerámicas con propiedades magnéticas de gran importancia como ferritas y granates. Éstas son las llamadas cerámicas ferromagnéticas. En estas cerámicas los diferentes iones tienen momentos magnéticos distintos, esto conduce a que al aplicar un campo magnético se produzca como resultado una imantación neta.

PROPIEDADES MAGNÉTICAS

• Son en su mayoría aislantes eléctricos debido a que tienen una alta resistencia dieléctrica y baja constate dieléctrica.

• Algunos de ellos presentan otras propiedades dieléctricas como es la facilidad de polarizarse.

PROPIEDADES ELÉCTRICAS

 La mayoría de los materiales cerámicos tienen bajas conductividades térmicas debido a sus fuertes enlaces iónico/covalentes. La diferencia de energía entre la banda de valencia y la banda de conducción en estos materiales es demasiado grande como para que se exciten muchos electrones hacia la banda de conducción, por este hecho son buenos aislantes térmicos.

PROPIEDADES TÉRMICAS

• Debido a su alta resistencia al calor son usados como refractarios, y estos refractarios son utilizados en las industrias metalúrgicas, químicas cerámicas y del vidrio.

SILICE – se encuentra en 40 % o más (47% valor promedio.

AGUA - 14 % ALUMINA - 39% IMPUREZAS - óxidos de hierro y calcio, soda, potasio.

COMPOSICION QUIMICA:

SILICE

ALUMINIA

AGUA

Proceso de producción

XESPECIALES

(IMANES,CRISTALES LASER, ETC.)

X X

MOLDES PARA FUNDICIONES

METALICASX X X

MUELAS ABRASIVAS X

LOZA ESMALTADA VIDRIOSA X

LOZA BLANCA X X

REFRACTARIOS CEMENTADOS X X X X X

LADRILLO X X X

ADHESION QUIMICA

PRODUCTOS CEMENTADOS X X

PROCEDIMIENTOS EMPLEADOS PARA DIFERENTES PRODUCTOS CERAMICOS

FUNDICION POR REVESTIMIENTO

PRODUCTOPLASTICO HUMEDO

FORMADO

POLVO SECO PRENSADO

PRENSADO EN CALIENTE

FLUIDO VISCOSO

CRISTAL CENSILLO

MOLDEO MAS PROCESO DE

1. Fundición por revestimiento: La arcilla se mezcla con agua y se vierte en un molde hecho de yeso que tiene poros que permiten que el agua sea eliminada y se forme un solido suave. Luego la forma hueca se retira del molde y la pieza se somete al fuego (700ºc-2000ºc)

Proceso de producción

2. Formación plástico en húmedo: La masa plástica se forma a través de un troquel para producir una formación alargada que luego se corta a la longitud deseada.

3. Prensado con polvo seco: Se consigue rellenando un troquel con polvo y prensándolo generalmente el polvo tiene algún lubricante.

4. Prensado en caliente: Involucra simultáneamente las operaciones de prensado y sintonización, siendo necesario el uso de un recubrimiento en el molde.

5. Fluido viscoso: Arcilla llevada a un molde y luego sometida al fuego para obtener las piezas deseadas.

6. Adhesión química: Proceso en frio que puede producir dimensiones precisas: fraguado del cemento Portland. Al añadirle agua los minerales presentes se descomponen o se combinan produciendo una nueva fase en toda la masa.

7.Cristales Simples: Para obtener las propiedades ópticas, eléctricas o magnéticas, muchas veces es esencial tener un cristal simple en vez de un material policristalino.

Fabricación de productos de alfarería, debido a su dureza y resistencia al calor.

Losetas térmicas (trasbordadores espaciales), por su baja conductividad térmica.

Fabricación de materiales de construcción (ladrillos, cemento, azulejos, baldosas, etc.), por su dureza y baja conductividad térmica y eléctrica.

APLICACIONES

Aislantes en aparatos electrónicos.Materiales refractarios, por su punto de fusión

tan elevado.Sirven para pulir o afilar otros materiales de

menor dureza debido a su gran dureza. Ejemplos: alúmina fundida y carburo de silicio.

Vidrio.

APLICACIONES

Un gran número de materiales cerámicos poseen estructuras típicas como la estructura del NaCl, de blenda (ZnS) y de fluorita (CaF2). Sin embargo la mayoría de los cerámicos tienen estructuras cristalinas más complicadas y variadas. Entre estas estructuras podríamos destacar las más importantes como son:

ESTRUCTURA CRISTALINA

Estructura perovskita (CaTiO3). Ejemplo: BaTiO3, en la cual los iones de bario y oxigeno forman una celda unidad cúbica centrada en las caras con los iones bario en los vértices de la celda unidad, y los iones oxido en el centro de las caras, el ión titanio se situará en el centro de la celda unidad coordinado a seis iones oxigeno.

Estructura del corindón (Al2O3). Es similar a una estructura hexagonal compacta; sin embargo, a cada celda unidad están asociados 12 iones de metal y 18 de oxigeno.

Estructura de espinela (MgAl2O4). Donde los iones oxigeno forman un retículo cúbico centrado en las caras y los iones metálicos ocupan las posiciones tetraédricas u octaédricas dependiendo del tipo de espinela en particular.

Estructura de grafito. Tiene una estructura hexagonal compacta.

ESTADO ECONOMICO DE LA INDUSTRIA LADRILLERA Colombia exporta alrededor de US$214.7 millones de materiales de construcción de los cuales 30.4% (US$65.260 millones) corresponden a la venta de productos elaborados con arcilla, según lo corroboran recientes cifras de Proexport. En Colombia se producen 376.947 toneladas mensuales de ladrillo, es decir 4.523.367 al año.

Industria en Colombia

El país cuenta con un total de 1.924 unidades productoras de ladrillo, de las cuales solo 88%, es decir 1.694 se encuentran en operación; 2% (34) están liquidadas y 10.2% (96) están cerradas temporalmente. Lo anterior es una muestra de la amplia capacidad instalada que tiene Colombia para producir ladrillo de muy alta calidad.

Según datos reportados por el Departamento de Mercadeo de Corferias durante la ultima Feria internacional de Expoconstrucción y Expodiseño, donde participaron 213 empresas nacionales y extranjeras de reconocida trayectoria en el sector de la construcción y el diseño, el 90% de los expositores hizo contactos comerciales importantes y negocios inmediatos y de cada 100 personas que ingresó al recinto 20 realizaron negocios

A dicha feria llegaron 30 compradores internacionales procedentes de Centroamérica, el Caribe, México, Suramérica y Estados Unidos con la intención de comprar tejas, cerámicas y pisos, entre otros, por la calidad de estos productos colombianos

Impacto ambiental

El consumo de energía en el sector cerámico está considerado como un aspecto significativo, tanto desde un punto de vista económico como medioambiental.

Desde el punto de vista económico, el consumo de energía (térmica y eléctrica) es uno de los principales costes de producción en el sector de fabricación de baldosas cerámicas. Desde el punto de vista medioambiental, el consumo de energía térmica se considera significativo, ya que uno de los principales compuestos que se genera en cualquier proceso de combustión es el dióxido de carbono (CO2), siendo éste uno de los principales responsables del conocido “efecto invernadero”.

Emisiones a la atmósfera en el sector cerámico

Las emisiones atmosféricas es uno de los aspectos medioambientales más importantes en la producción de baldosas cerámicas, debido principalmente al elevado número de actividades desarrolladas dentro de una misma empresa que dan lugar a la generación de emisiones a la atmósfera.

La generación de aguas residuales en la industria cerámica es debida principalmente a las operaciones de limpieza de las instalaciones de preparación y aplicación de esmaltes. Las características de este agua residual pueden ser variables, ya que las operaciones de limpieza se realizan de forma intermitente y existe una amplia gama de aplicaciones de esmaltes.

APLAUSOS