Cocción en el procesamiento cerámico

14/10/2010
Cocción en el
procesamiento
cerámico
Carlos Paucar
[email protected]
Contenido
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1)Consideraciones generales .
2) Las transformaciones que se desarrollan en la cocción
3) Sinterización
4) El ciclo de cocción
5) Varios tipos de cocción
6) Los combustibles
7) Hornos de cocción de la cerámica
8) Ejemplo de aplicación cerámica tradicional
9) Consideraciones sobre las causas más comunes de fallas
Escuela de Química
Facultad de Ciencias
Grupo cerámicos y vítreos
Referencias
1)Notas procesamiento cerámico Profesor Ramiro Restrepo
2) Advanced Ceramic Processing and Technology, vol I’, ed. JGP Binner, Noyes
Publications, New Jersey, USA, 1990.. Dr.BINNER, Jonathan Graham Peel
3) Better Ceramics Through Processing’, ed. JGP Binner and J Yeomans, British
Ceramic Proceedings No. 58, Institute of Materials, 1998.
4)Tecnología cerámica aplicada / SACMI; Asociación Española de Técnicos Cerámicos ;
traducción del italiano por Arnold van Gelder. – Castellón de la Plana: Faenza Editrice Ibérica,
2004.
5) Brian S. Mitchell An introduction to materials engineering and science: for chemical and
materials engineers
6) Suk-Joong L.Kang , Sintering Densification,Grain Growth, andMicrostructure
7) Understanding solids: the science of materials. Richard J. D. Tilley
2004 John Wiley & Sons, Ltd
Temas exposicion grupo
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Materias primas : Characterization of ceramic tiles prepared from two clays from Sergipe
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Esmalte -Color : Ceramic application of mica titania pearlescent pigments ciclos coccion propiedades
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Variables cocción Possibilities to control ceramics properties by changing firing cycles
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temperature and atmosphere: Effect of firing temperature and atmosphere on sintering of ceramics made
from Bayer process bauxite residue
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Sinterización y propiedades : Sintering effects on the development of mechanical properties of fired clay
ceramics
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Evaluación
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De la evaluación global :
Presentación Jueves 7 de Octubre 40%
Evaluación Global 60%
Referencias
1) Consideraciones generales .
Densificación : Preparation of cordierite-based porous ceramic micro-filtration membranes using waste fly
ash as the main raw materials
Diseño y Caracterización térmica : Design of glass–ceramic complex microstructure with using onset point
of crystallization in differential thermal analysis
Recycled waste : Incorporation of sludge waste from water treatment plant into red ceramic
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ASPECTOS FISICO-QUIMICOS
DE LA COCCION
FENOMENOS QUE SE PRESENTAN DURANTE
LA COCCION DE LA CERAMICA
CONTRACCION-EXPANSION DURANTE LA COCCION
SINTERIZACION
REACCIONES QUIMICAS – EJEMPLOS: DESHIDRATACION DE
LA ARCILLA, PERDIDA DE CO2 DEL CARBONATO DE CALCIO,
CAMBIOS ESTRUCTURALES DEL CUARZO
FORMACION DE FISURAS FINAS O GRUESAS DURANTE
CALENTAMIENTO O ENFRIAMIENTO
SINTERIZACION: UNION DE LAS PARTICULAS POR
TRANSFERENCIA DE MASA
INFLUENCIA DE “CHOQUES TERMICOS”
CAMBIOS DE TAMAÑO: UNOS DEBIDOS A LOS CAMBIOS DE
TEMPERATURA Y OTROS DEBIDOS A CAMBIOS
CRISTALOGRAFICOS
REACCIONES QUIMICAS
TRATAMIENTO TERMICO Y CURVAS TEMPERATURATIEMPO
FORMACION DE VIDRIOS - EJEMPLOS: FUSION DEL
FELDESPATO
CONTROL DE TEMPERATURA
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TRANSFERENCIA DE CALOR
La liberación de energía térmica es sólo la primera etapa de la la operación
de calefacción. Esta energía tiene que ser transferido a la material a
calentar. Hay tres tipos fundamentales de transferencia de calor:
conducción, convección y radiación. Todos los modos de transferencia de
calor exigen la existencia de una diferencia de temperatura Si desde el
medio de alta temperatura a una temperatura mas baja. La conducción es
la transferencia de calor de una parte de un cuerpo a otra parte del cuerpo
mismo, o de un cuerpo a otro que está en contacto físico con él. La
convección es la transferencia de calor de un punto a otro dentro de un
líquido, gas o líquido, mediante la mezcla de un porción del líquido con
otro. En la convección natural, el movimiento del fluido es enteramente el
resultado de las diferencias en la densidad resultante de la temperatura.
DENSIFICACION DE LAS
CERAMICAS AVANZADAS
COCCION: TRATAMIENTO DE ALTA TEMPERATURA,
Y
SINTERIZACION: REMOCION DE POROS
ACOMPAÑADA DE CONTRACCION
REQUISITOS:
-PRESENCIA DE UN MECANISMO DE TRANSPORTE,
Y
-UNA FUENTE DE ENERGIA QUE ACTIVE Y
SOSTENGA DICHO TRANSPORTE
CONTRACCION LINEAL EN LA COCCION A
DIFERENTES TEMPERATURAS DE UNA PASTA
CERAMICA
PROPIEDADES DE USO
CARACTERISTICAS
LADRILLOS: RESISTENCIA A LA HUMEDAD Y A LA
INTEMPERIE – EXPANSION POR HUMEDAD
PORCELANA ELECTRICA: VOLTAJE DE RUPTURA
LOZA DE MESA: RESISTENCIA AL LAVADO CON
DETERGENTES
AZULEJOS: RESISTENCIA AL RAYADO, A LA FRICCION Y A LA
FISURACION (ESMALTE)
REFRACTARIOS: RESISTENCIA AL CHOQUE TERMICO Y A LA
TEMPERATURA
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Cocción
• Es la operación fundamental del proceso tecnológico, ya que da
origen al material cerámico, transformando las materias primas de la
pasta en nuevos compuestos cristalinos y vítreos que confieren al
producto cocido unas propiedades concretas: la insolubilidad y la
solidez que garantizan el mantenimiento de la forma, la resistencia
mecánica, la porosidad o la impermeabilidad, la resistencia química,
etc.....
Cocción
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Por lo que se refiere al revestimiento vítreo, la cocción provoca su fusión,
la formación de una capa continua vidriada, bien anclada y compenetrada
con el soporte, con particulares propiedades químicas y físicas y con
determinadas características estéticas. La cocción consiste en el
calentamiento, por lo tanto, en la transmisión de energía al producto seco
hasta una temperatura establecida y durante un tiempo determinado, para
que se puedan desarrollar las transformaciones químicas y físicas que
llevan a la pasta y al esmalte a adquirir las propiedades requeridas del
producto cerámico. Los parámetros operativos se establecen en función
de los conocimientos químicos y del comportamiento técnico de las
materias primas empleadas, y a través de los análisis preliminares
realizados sobre las mismas, especialmente mediante los análisis
térmicos. Los equipos actualmente disponibles permiten reproducir, de
modo cada vez más preciso, las condiciones de operación, realizando
cocciones extremadamente controladas, la base indispensable de
cualquiera producción normalizada y serial.
Etapas
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Por encima de 100 °C: eliminación del agua higroscópica, o la humedad residual
después de un secado no perfecto, o la reabsorbida en la fase de esmaltado y del
ambiente;
- hasta 200 °C: eliminación del agua de cristalización, cuyas moléculas están
ligadas por absorción en las estructuras cristalinas;
- entre 350 °C y 650 °C: combustión de las sustancias orgánicas, que pueden estar
presentes en diferentes proporciones en las arcillas, y la disociación oxidante de
los sulfuros minerales (p. ej. pirita FeS ) con la liberación de anhídrido sulfuroso;
- entre 450 °C y 650 °C: eliminación del agua de constitución (deshidroxilación) y
consiguiente destrucción del retículo cristalino arcilloso;
- a 573 °C: transformación alotrópica del cuarzo α en β, que genera un brusco
aumento de volumen;
- entre 800 °C y 950 °C: descarbonatación de la caliza y la dolomita con la
liberación de C02;
- a partir de 700 °C: formación de nuevas fases cristalinas constituidas por el SiO2
de los silicatos y silicoaluminatos complejos;
- a partir de aproximadamente 900 °C: disociación térmica de las otras sales
presentes, como los sulfatos y fluoruros;
- si se alcanzan temperaturas superiores a 1000 °C, se pueden evaporar algunos
componentes de las pastas y los revestimientos como los óxidos alcalinos, el
óxido de plomo, el óxido de cinc, el anhídrido bórico.
Las transformaciones en la cocción
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La cocción se realiza a través de la propagación de calor dentro del horno y
en la masa le los productos cerámicos.
El calentamiento provoca la dilatación de los productos, a causa del aumento
de la amplitud de las vibraciones de los átomos que los compone. La
magnitud de este fenómeno depende de la naturaleza química del material,
de su estructura cristalina o vítrea y de sus proporciones relativas, de las
transformaciones que se desarrollan durante el calentamiento; se ha
constatado que los compuestos cristalinos presentan una mayor dilatación
con respecto a los vítreos, como las estructuras compactas con respecto a las
porosas.
Ya que los materiales que componen los productos sufren, en el transcurso
de la cocción, transformaciones que conducen a la desaparición de
determinados compuestos, la la formación de otros nuevos, la dilatación
refleja esta evolución con un desarrollo en función de la composición inicial
de la pasta, de las transformaciones que se producen .
CAMBIOS EN EL CUARZO EL
FELDESPATO Y LA ARCILLA A
DIFERENTES TEMPERATURAS
2) Las transformaciones que se
desarrollan en la cocción
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Las transformaciones que se desarrollan en la cocción
La cocción se realiza a través de la propagación de calor
dentro del horno y en la masa de los productos cerámicos.
El calentamiento provoca la dilatación de los productos, a
causa del aumento de la amplitud de las vibraciones de
los átomos que los compone. La magnitud de este
fenómeno depende de la naturaleza química del material,
de su estructura cristalina o vítrea y de sus proporciones
relativas, de las transformaciones que se desarrollan
durante el calentamiento; se ha constatado que los
compuestos cristalinos presentan una mayor dilatación
con respecto a los vítreos, como las estructuras
compactas con respecto a las porosas.
Dilatación térmica
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Por lo tanto, en la primera cocción, a igualdad de la temperatura final alcanzada,
una pasta presenta un comportamiento dilatométrico diferente de lo que se
obtendría durante calentamientos sucesivos: la dilatación térmica relativa a la
primera cocción es irreversible, mientras que la de una composición de pasta ya
cocida y calentada de nuevo es reversible
Otra transformación física que se produce durante la cocción es la fusión de los
fundentes integrados en la composición de la pasta o del esmalte. En el sector
cerámico se encuentra la fusión de mezclas eutécticas que permite la obtención de
una fase líquida a temperaturas más bajas de aquellas necesarias para fundir los
materiales individuales; se ha constatado que cuanto más numerosos y complejos
son los posibles eutécticos entre los óxidos aportados por las materias primas, más
fundente resulta la composición.
La acción de fusión contrasta, en sucesión, con aquella expansiva descrita
anteriormente, y provoca una serie de transformaciones estrechamente
correlacionadas entre sí: disminución de la porosidad —> aumento de la densidad
—» reacciones sólido-sólido y sólido-líquido —> incremento de las propiedades
tecnológicas.
ESQUEMA DE UN
DILATOMETRO
ABSOLUTO
SEGÚN SEARLE
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ANALISIS TERMICO DIFERENCIAL
“DTA” DE UNA ARCILLA CAOLINITICA
CURVA DILATOMETRICA DE UNA
ARCILLA CAOLINITICA
Luego de la cocción
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Vitrificación durante la cocción
• Por lo que se refiere al revestimiento vítreo, la cocción
provoca su fusión, la formación de una capa continua
vidriada, bien anclada y compenetrada con el soporte,
con particulares propiedades químicas y físicas y con
determinadas características estéticas. La cocción
consiste en el calentamiento, por lo tanto, en la
transmisión de energía al producto seco hasta una
temperatura establecida y durante un tiempo
determinado, para que se puedan desarrollar las
transformaciones químicas y físicas que llevan a la pasta
y al esmalte a adquirir las propiedades requeridas del
producto cerámico.
•
la viscosidad del sistema
Con el aumento de la temperatura crece
progresivamente la proporción de
fundido y, al mismo tiempo, disminuye la
viscosidad del sistema. Se verifica un
gradual reblandecimiento del conjunto y
una progresión de los fenómenos ligados
a la formación de la fase líquida:
infiltración del líquido en las cavidades
de la masa, disolución de los gránulos
difusión del material disuelto en el
residuo de la fase líquida, cristalización
del soluto ei equilibrio con el disolvente
una vez alcanzada la saturación. Al
mismo
tiempo,
aumenta:
los
inconvenientes relativos a esta reducción
de la viscosidad de la pieza, que
comporta un control más difícil de la
curva de gresificación del material
(desarrollo de la contracción y absorción
de agua en función de la temperatura) y
la posibilidad de defectos con
planaridad debidos a la falta de
homogeneidad de la superficie de apoyo
de la baldosa sobre rodillos en
movimiento.
• En el transcurso de estas reacciones se pueden
formar algunos compuestos en el estado gaseoso
que tienden a alejarse, saliendo a través de los
espacios intergranulares, será por lo tanto de
primaria importancia que se sometan a cocción
baldosas con un grado idóneo de compactación,
que permita alcanzar la sinterización óptima,
uniendo sin embargo una buena permeabilidad a
los gases, para favorecer la expulsión e los
productos gaseosos de pirólisis y oxidación y, al
mismo tiempo, el intercambio ; gaseoso con la
atmósfera del horno, en particular con el aire y,
por tanto, con el oxígeno que contiene.
•
•
Otro fenómeno físico, causado por el aumento de la temperatura, es la transformación
polimorfa reversible del cuarzo a en cuarzo (575 °C) y luego, a temperaturas superiores, en
tridimita y cristobalita. A estas transformaciones se asocian reordenaciones estructurales
expansivas durante el calentamiento, y de contracción en el enfriamiento. Mientras en el
primer caso, la estructura total de la baldosa todavía es suficientemente elástica y
"desligada" para poder absorber estas dilataciones sin excesivos inconvenientes, la
contracción asociada a la transformación de cuarzo (Beta » cuarzo durante el enfriamiento
es soportada por una pieza ya rígida y rica en nuevas fases frágiles: esto comporta la
necesidad de programar el ciclo de enfriamiento con particular cautela alrededor de esta
temperatura. El mismo razonamiento sería de aplicación, obviamente, si hubiera que
someter un material ya cocido a un elevado grado de gresificación, a una nueva cocción:
en este caso, habría que adoptar también análogas precauciones en la fase de
precalentamiento de las baldosas.
La energía suministrada a las materias primas provoca su descomposición y los compuestos
derivados de estas reacciones se convierten en los reactivos responsables de la formación
de los minerales que constituyen el producto cerámico: estas transformaciones se
desarrollan a diferentes temperaturas, de acuerdo con las energías requeridas.
• En efecto, también los gases presentes en el ambiente del horno
(atmósfera de cocción) pueden activar las reacciones con los
materiales presentes en las pastas y en los revestimientos, o con
los productos de sus transformaciones. Muy a menudo se trata
le gestionar la atmósfera de cocción de modo de orientar la
evolución de las reacciones en el sentido deseado: de esta
forma, para las transformaciones que desarrollan gases que
necesitan oxígeno, se crean circulaciones de aire que favorezcan
la renovación gaseosa y la creación de una atmósfera oxidante;
por el contrario, cuando se quiere obtener un ambiente pobre
en oxígeno, o incluso reducir los óxidos presentes, se reduce la
circulción del aire y/o se admiten sustancias que producen en el
ambiente de cocción gases reductores como CO y C2O. Esto
puede obtenerse variando la introducción de aire con la
atmósfera del horno, por la oportuna regulación de los aires
secundarios de los quemadores, o variando la consigna de
presión relativa de los gases en las diferentes zonas del horno,
situando, por lo tanto, en presión o en depresión las diferentes
partes leí horno mismo.
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• Por ejemplo, las sustancias orgánicas presentes se queman, a 300
y 450 °C, generando anhídrido carbónico y vapor acuoso; si el
calentamiento es gradual, la circulación de aire es buena y no se
produce una vitrificación superficial, la combustión se completa a
unos 600 °C, dejando residuos mínimos generando una porosidad
fina.
• En el caso contrario, las sustancias orgánicas sufren una
destilación seca con la producción de carbono y otros productos
de reducción, que ennegrecen la masa de la pasta esta (defecto
de corazón negro); el carbono reacciona con los óxidos
circunstantes solo a temperaturas más altas, con su reducción de
acuerdo con el siguiente esquema Me = metal genérico):
• Me2O3 + C → 2MeO + CO o bien MeO + C→ Me + CO
• Estas reacciones comportan un desarrollo gaseoso de óxido de
carbono y determinan un cambio de color hacia el gris negro, un
desarrollo alveolar de la masa y una sobrecoc-ción local.
• En el mismo intervalo térmico (350-500 °C) se inicia la oxidación
de la pirita, even-tualmente presente como impureza, que se
completará a una temperatura más alta:
• FeS2 + O2 → FeS + SO2 → 4FeS + 7 O2→ 2 Fe2O3 +4SO2
•
•
La constitución, a alta temperatura, de compuestos cristalinos de
neoformación con los silicatos y silicoaluminatos de calcio provoca, en la
masa de la pasta, un aumento de volumen que recupera y, en alguna
medida, supera la contracción observada con la destrucción del retículo
cristalino de los minerales arcillosos. Este aun de volumen permanece
también después del enfriamiento y explica por qué los productos
constituidos por estas pastas, cuando se cuecen a dichas temperaturas, no
producen la contracción de sus dimensiones, sino más bien una dilatación.
La fase líquida que se forma a alta temperatura, gracias a la presencia de
feldespatos ricos en elementos alcalinos, es inicialmente muy viscosa y
esto asegura a los pro un cierto mantenimiento de la forma; a
continuación, la viscosidad disminuye con e mentó de la T, más
velozmente para las composiciones sódicas, más lentamente parí
potásicas.
• En los esmaltes, a causa de la composición más rica en fundentes, el
material se transforma casi completamente en un líquido dotado de
una cierta viscosidad: pueden quedar sin disolverse las sustancias
agregadas intencionadamente para provocar determinados efectos
como la opacidad del vidrio o su coloración por la pigmentación.
• Los procesos de infiltración, disolución, difusión y cristalización
también se desarrollan en la zona de contacto entre el esmalte y el
soporte, y son los responsables de la formación de la capa intermedia
que ancla el esmalte en el bizcocho. La profundidad de esta capa
depende de la refractariedad del soporte y de su permeabilidad.
• En el interior del horno, durante el proceso de cocción, se pueden
identificar zonas térmicas críticas, a causa de las reacciones de tipo
genéricamente químico que se puedan desarrollar:
• -
•
•
•
•
La atmósfera es oxidante, el anhídrido sulfuroso se transforma en SO3- y, al
reaccionar con los óxidos básicos (CaO) de la pasta o del esmalte, puede
formar sulfates:
• CaO + SO3 – CaSO4
La presencia de sulfato de calcio en el producto cocido es perjudicial, ya que
puede disolverse en agua dentro de la pasta y aparecer en forma de
eflorescencia salina en la superficie de los bizcochos o puede provocar la
separación de un esmalte eventual.
En el intervalo térmico entre 650-950 °C, se comprueba la descomposición de
carbonatos de metales alcalinotérreos con el desarrollo de anhídrido carbónico
y la formación del óxido del metal: en un primer momento se descomponen
los carbonates I magnesio, y luego los de calcio y, para un mismo tipo, primero
aquellos no cristaliza; o los con estructuras cristalinas imperfectas:
• CaC03 → CaO + CO2
Al tratarse de una reacción reversible, esta descomposición está favorecida
eliminación de los productos del ambiente de cocción: una buena circulación y
la presencia de minerales arcillosos, que reaccionan con el óxido de calcio por
silicatos y silicoaluminatos de calcio, favorecen una gradual, plena disociación
del carbonato con el completo desarrollo de su acción fundente. También las
granulometría: favorecen la descomposición: en efecto, los gránulos grandes
de caliza solo puede; componerse superficialmente o, en todo caso, no
permitir la reacción completa del oxido de calcio con los demás óxidos.
Enfriamiento
• En el transcurso del enfriamiento, se produce la
solidificación del fundido que proporciona la cohesión y
solidez a la masa de la pasta así como a aquella del esmalte,
en función de los componentes que constituyen el fundido
y de las modalidades de enfriamiento, esta consolidación
puede llevar a la formación de la estructura vitrea y/o
cristalina. En las pastas cerámicas, en general, las dos
circunstancias coexisten, ya fue el fundido que se forma se
constituye de múltiples componentes: los iones de algunos
componentes fundidos, por la pérdida de solubilidad a raíz
de la reducción de la temperatura, se sitúan en función de
la geometría de su estructura cristalina, mientras que el
líquido residual se consolida de forma vitrea, ya que los
tiempos de enfriamiento, aunque lentos, no lo son lo
suficiente para permitir la cristalización completa del
material.
Otra transformación física que se produce durante la cocción
es la fusión de los fundentes integrados en la composición de
la pasta o del esmalte. En el sector cerámico se encuentra la
fusión de mezclas eutécticas que permite la obtención de una
fase líquida a temperaturas más bajas de aquellas necesarias
para fundir los materiales individuales; se ha constatado que
cuanto más numerosos y complejos son los posibles
eutécticos entre los óxidos aportados por las materias primas,
más fundente resulta la composición.
La acción de fusión contrasta, en sucesión, con aquella
expansiva descrita anteriormente, y provoca una serie de
transformaciones estrechamente correlacionadas entre sí:
Disminución de la porosidad → aumento de la densidad →
reacciones sólido-sólido y sólido-líquido → incremento de las
propiedades tecnológicas
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El esmalte cerámico y la decoración dan a los azulejos su belleza y las
características técnicas superficiales deseadas. En el caso de los revestimientos
cerámicos la impermeabilidad, resistencia a los detergentes, etc., y en el caso de
los pavimentos cerámicos su resistencia a la abrasión, resistencia a los ácidos,
resistencia al rayado, etc La tecnificación, la exigencia del control de proceso, el
cuidadoso diseño adecuado para las necesidades de cada ambiente y el esmero
en la clasificación, dan como resultado un producto de características
homogéneas y de acuerdo con las exigencias de uso.
Propiedades
La utilización del azulejo como elemento de la construcción se está
generalizando por todo el mundo. Hoy día ya no sólo se usan en países donde
por razones históricas se aplican de una forma generalizada, sino también otras
culturas comienzan a descubrir sus ventajas.
Estas son algunas de ellas:
Producto natural
Los pavimentos y revestimientos cerámicos son piezas impermeables
constituidas por un soporte de naturaleza arcillosa, con o sin un recubrimiento
esencialmente vítreo: el esmalte cerámico. Las materias primas que lo forman
provienen de la tierra que, junto al agua y el fuego de cocción, componen un
producto natural y de alta calidad. Gracias a la utilización de estos materiales y el
alto desarrollo tecnológico, hoy día existe una amplia oferta de productos
cerámicos que ofrecen muchas ventajas. Y todo ello, sólo con la utilización de
tres elementos básicos del medio ambiente: la tierra o la arcilla, el agua y el
fuego.
Pavimentos
Pavimento interior de viviendas.
Pavimento exterior (terrazas).
Pavimentos de locales públicos (hospitales, escuelas, etc.)
Pavimentos diversos (piscinas, suelos industriales...)
Revestimientos
Revestimiento interior de viviendas (cocinas, baños, etc.).
Revestimiento exterior (terrazas)
Revestimientos diversos
Fabricación de pavimentos y revestimientos cerámicos
La fabricación de pavimentos y revestimientos cerámicos ha
experimentado cambios considerables y continuos en los últimos años.
Los revestimientos cerámicos son normalmente porosos, lo que favorece
la adherencia a la pared. En cambio los pavimentos poseen una porosidad
baja, inferior al 3% frente a la absorción de agua, con lo que se consiguen
mejores características técnicas.
ALGUNAS PATOLOGIAS QUE SE
PRESENTAN DURANTE EL PROCESO DE
COCCION - I
GRIETAS DURANTE EL CALENTAMIENTO
ENTRE 500 Y 600 oC DEBIDAS A
DIFERENCIAS DE TEMPERATURA
MUCHAS DE LAS PATOLOGIAS DE LAS PIEZAS
CERAMICAS COMIENZAN EN LOS PROCESOS DE
FORMACION Y SECADO – EJEMPLOS:
1-FISURAS A BAJA TEMPERATURA EN EL HORNO
DEBIDAS A UN SECADO DEFICIENTE
2-FISURAS ENTRE 500 Y 600 GRADOS
3-DEFORMACIONES POR MEMORIA DE LA ARCILLA
4-DEFORMACIONES POR HUMECTACION DESIGUAL
EN EL PULIDO
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ORIENTACION DE LAS PARTICULAS CERCA
DE LA SUPERFICIE DEL MOLDE
Y SU INFLUENCIA SOBRE DEFORMACIONES
EN EL SECADO O EN LA COCCION
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INFLUENCIA DEL SECADO DE LAS PIEZAS
POR UN SOLO LADO SOBRE DEFORMACION
EN SECADO Y COCCION
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ALGUNAS PATOLOGIAS QUE SE
PRESENTAN EN EL PROCESO DE
COCCION - II
3) Sinterización
FISURAS DE CALENTAMIENTO
FISURAS DE ENFRIAMIENTO
ROTURAS
COLOR NO ACEPTABLE
DEFORMACIONES
PIEZAS MAL QUEMADAS (BAJA COCCION)
PIEZAS EXCESIVAMENTE QUEMADAS
PUNTOS NEGROS OBJETABLES (SEGÚN PATRON)
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ETAPAS DE LA SINTERIZACION
•
•
PRIMERA ETAPA
Reorganización
Formación de cuellos
SEGUNDA ETAPA
Crecimiento de cuellos
Crecimiento de granos
Alta contracción
Fase de poros continua
TERCERA ETAPA
Alto crecimiento de granos
Fase de poros discontinua
Eliminación de poros entre granos
• Proteger el compacto de la oxidación y reducir óxidos superficiales
en las partículas para mejorar los cuellos manteniendo la
composición inicial
ESQUEMA DE LOS CAMBIOS QUE SE
PRODUCEN EN LA SINTERIZACION (I Y II)
•
CAMBIOS QUE SUCEDEN DURANTE
LA ETAPA INICIAL DE SINTERIZACION
a) Partículas iniciales
b) Reorganización
c) Formación de cuellos
CAMBIOS DURANTE LA SEGUNDA ETAPA
a) Crecimiento de cuellos y contracción
b) Alargamiento de los contactos
c) Contracción y crecimiento de granos
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ESQUEMA DE LOS CAMBIOS QUE SE PRODUCEN
DURANTE LA SINTERIZACION – III
MECANISMOS DE SINTERIZACION
TIPO
MECANISMO DE TRANSPORTE
FASE
VAPOR: EVAPORACION-CONDESACION
ESTADO
SOLIDO:
FASE
LIQUIDA:
a) Crecimiento de grano con fase de poros discontinua
b) Crecimiento de granos con reduccijokn de porosidad
c) Crecimiento de granos con eliminación de porosidad
TRANSPORTE DE MATERIAL EN LA SINTERIZACION EN
FASE GASEOSA
ESQUEMA DEL TRANSPORTE EN LA SINTERIZACION EN
ESTADO SOLIDO
DIFUSION
DIFUSION Y FLUJO VISCOSO
LIQUIDO
REACTIVO: FLUJO VISCOSO Y
SOLUCION PRECIPITACION
ENERGIA
DIFERENCIA DE
PRESION
DIFERENCIA EN
ENERGIA LIBRE
TENSION SUPERFICIAL
PRESION CAPILAR
TENSION SUPERFICIAL
PRESION CAPILAR
EFECTO DEL TAMAÑO DE PARTICULA SOBRE
LA DIFERENCIA DE PRESION DE VAPOR
EN UNA SUPERFICIE CURVA
CURVAS TIPICAS DE SINTERIZACION
EFECCTOS DEL TIEMPO Y LA TEMPERATURA
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Packing
SINTERIZACION CON LIQUIDO REACTIVO
DIAGRAMA DE FASES ENTRE ALUMINA Y CARBURO DE
ALUMINIO
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Liquid phase sintering
• Los feldespatos son, por lo tanto, el vehículo de la
gresificación que caracteriza productos que presentan una
escasa porosidad: de hecho, la fase líquida llena y, con el
aumento de la temperatura, solubiliza cada vez más los óxidos
de los i arcillosos causando una notable contracción y la
densificación de la masa.
• Una vez alcanzada la saturación del líquido, se separan
cristales aciculares mullitata, silicato de aluminio, los cuales, al
entrelazarse entre sí en la matriz vítrea, con una estructura de
notable resistencia mecánica. Este tipo de mullita, conocida <
secundaria, es típica de las pastas muy aluminosas, como las
de porcelana (50%dec 25% de cuarzo, 25% de feldespato)
cocidas a temperaturas muy altas (1350 °C),
EFECTO DE UN CRECIMIENTO DE GRANO EXAGERADO
EN ALUMINA SINTERIZADA
PORCELANA ROSENTHAL MUY
VITRIFICADA – LOS GRANOS DE CUARZO
MUESTRAN BORDES SOLUBILIZADOS EN
EL VIDRIO
EJEMPLO DE CRECIMIENTO DE GRANO EXAGERADO EN
ALUMINA CON POROSIDAD ATRAPADA EN EL INTERIOR
4) El ciclo de cocción
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CURVAS DE COCCION PARA DIFERENTES
ZONAS DEL HORNO TUNEL
PROCESO DE COCCIÓN (tiro)
Tres etapas.
La etapa de calentamiento
El período de inmersión
La etapa de enfriamiento
a) aumento de la temperatura desde el valor ambiental hasta un valor máximo
establecido, después de repetidos ensayos, considerado óptimo para la obtención de las
propiedades deseadas del producto cerámico; la velocidad de aumento de la temperatura
se regula de forma conveniente en función de los parámetros intrínsecos del material y de
las condiciones de trabajo;
b) tiempo de permanencia del producto a la máxima temperatura; la duración de esta fase
depende de las dimensiones del producto y del horno; cuanto más elevados son estos
parámetros, mayor es la exigencia de uniformar la temperatura para que las
transformaciones físicas y química previstas se cumplan;
c) reducción de la temperatura hasta alcanzar los valores ambientales de acuerdo con un
programa que tenga en cuenta la sensibilidad del cuerpo cerámico a los gradientes
térmicos y exigencias particulares; por ejemplo, en esta fase se considerará
eventualmente la necesidad de favorecer fenómenos de cristalización, ralentizando el
enfriamiento en algunos intervalos de temperatura.
La
Velocidad
de
calentamiento
se
eligen
de
manera
que
los cambios de estado a los que el producto está sujeto y las tensiones que surgen de la
expansión térmica de los producto y la combustión de las carpetas no causan daños (por
ejemplo, las grietas y poros). Una transformación de fase común que se produce durante
la cocción de silica que contienen cerámica (como whitewares) es la existente entre α y β
cuarzo a 537 ° C.
CURVA DE COCCION EN LA LLAMADA
“QUEMA RAPIDA”
69
• Por lo tanto, para programar adecuadamente el ciclo
térmico (curva temperatura- tiempo) de una cocción, es
importante conocer los fenómenos que se desarrollan y la
temperaturas a las que se producen; además, a igualdad
del material a cocer, desempeña un importante papel en
la determinación del gradiente de aumento de la
temperatura y tiempo de permanencia, las dimensiones
de las piezas, la densidad de la carga (el calor s propaga
mejor si hay menos piezas y estas sean de dimensiones
uniformes) y la difusividad térmica del material, dada por
la conductibilidad térmica/calor específico y la densidad.
68
• Las mismas reacciones químicas y físicas desarrolladas en la
cocción, en función de s carácter "endotérmico" o
"exotérmico", provocan en la masa de los productos
variaciones de temperatura a tener en cuenta en el diseño
del ciclo de cocción.
• En líneas generales, las reacciones de descomposición,
deshidratación y los fenómenos de transformado de un
estado más condensado a uno menos condensado (por
ejemplo una fusión o un evaporación) son endotérmicos;
las oxidaciones, las combustiones, la transición de u estado
desordenado a uno más ordenado, como en la
cristalización, son transformaciones exotérmicas.
• De acuerdo con los intervalos de temperatura a las que se
pueden generar tensiones en las piezas, el ritmo de
aumento o disminución de la temperatura (con gradiente
térmico) debe sufrir las oportunas ralentizaciones, mientras
para las otra temperaturas el ritmo puede ser incluso muy
rápido.
• El diseño de la curva de cocción consiste, por consiguiente, en el
difícil arte de conciliar la mejor productividad del horno con la
buena calidad del producto. Durante muchos siglos, se ha apostado
por grandes cámaras de enhornado que necesitaban largos tiempc
de cocción para tener una penetración uniforme del calor en la
masa de los producto sin provocar disparidades térmicas en los
mismos. Hacia la mitad de los años 70, con la implantación de los
hornos de rodillos para la monococción de las baldosas, la duración
de la cocción ha pasado, sobre todo en los ciclos industriales, a
tiempos relativamente breves (algunas decenas de minutos).
• A partir de los estudios de las cocciones rápidas se desprende
asimismo, que con la aceleración de los tiempos de calentamiento
las transformaciones químico-físicas típicas de la cocción sufren un
desfase: se crea u gradiente entre la temperatura del horno y
aquella de los productos, que representa la inercia y el desfase con
el que se desarrollan estas reacciones. Este fenómeno se justific por
el hecho que hace falta un cierto tiempo para que el calor se
difunda de modo desde el horno hacia el interior de la masa de los
productos; se ha demostrado aumentar los coeficientes de
transmisión de calor en el material, la diferencia de fratura
disminuye.
12
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El ciclo de cocción
•
•
•
La sucesión de valores de temperatura a los cuales se somete un producto
durante la cocción y los tiempos que regulan su aumento constituyen el ciclo
térmico de cocción. En el proceso cerámico, un ciclo térmico se compone de al
menos tres fases: a) aumento de la temperatura desde el valor ambiental
hasta un valor máximo esta da formación de abundante fase líquida. La
cristalización persiste hasta que el líquido posee suficiente fluidez.
Por lo que se refiere a los esmaltes, las composiciones constituidas
predominantemente de fritas no presentan particulares reacciones químicas,
puesto que estas se han desarrollado ya durante la operación de fritado. Las
composiciones a base de materias crudas presentan una reactividad que
depende de la naturaleza química de las materias mismas: a veces se generan
fusiones debidas a la formación de mezclas eutécticas, en otros casos se
produce la disolución de los materiales sin que experimenten
transformaciones químicas, como en el caso de las fritas a las cuales se han
aditivado compuestos como el silicato de circonio o cuarzo.
Las reacciones químicas más significativas son las relacionadas con la
formación de nuevos compuestos que cristalizan en la masa vitrea,
opacificando el vidrio o masificando su superficie, o bien las que conducen a la
formación de determinados colorantes o que dan lugar a efectos decorativos
especiales.
Tipos de cocción
•
•
Modalidades de realización de la cocción cerámica pueden ser diferentes en fun-s la
tipología del producto que se quiera obtener. La cocción puede afectar la masa hasta que
constituye el cuerpo del objeto, el esmalte y las decoraciones, o bien enconjunto con el
soporte. En el primer caso, tenemos la cocción del soporte o del bizcocho, el segundo, la
cocción del esmalte en el ámbito de una tipología técnica conocida ia bicocción, mientras
en el tercer caso tenemos la monococción. Cocción solo del soporte alcanza niveles
térmicos tales a determinar las cualidades
El producto como la resistencia mecánica, la porosidad o la impermeabilidad, el . Para
algunas cerámicas, esta cocción es única y definitiva como para las refractarios, gres rojo,
clínker no esmaltado y el gres porcelánico no esmaltado.
• Bicocción, la cocción del soporte es solo el primer tratamiento térmico que da solidez y
•
La velocidad de aumento de la temperatura se regula de forma conveniente en
función de los parámetros intrínsecos di material y de las condiciones de trabajo;
•
b) tiempo de permanencia del producto a la máxima temperatura; la duración de
esl fase depende de las dimensiones del producto y del horno; cuanto más
elevados so estos parámetros, mayor es la exigencia de uniformar la temperatura
para que k transformaciones físicas y química previstas se cumplan;
•
c) reducción de la temperatura hasta alcanzar los valores ambientales de acuerdo
co un programa que tenga en cuenta la sensibilidad del cuerpo cerámico a los gn
dientes térmicos y exigencias particulares; por ejemplo, en esta fase se considerar
eventualmente la necesidad de favorecer fenómenos de cristalización, ralentizand
el enfriamiento en algunos intervalos de temperatura.
VARIANTES DE LA COCCION DE LAS
CERAMICAS
MONOCOCCION – BICOCCION
COCCION ABIERTA – COCCION CON MUFLA
COCCION CON DIFERENTES FUENTES DE ENERGIA – TIPOS
DE QUEMADORES – COCCION EN HORNO ELECTRICO
resistencia mecánica, inercia química y térmica con respecto al esmalte podrá ser cocido a
continuación a temperaturas más bajas (generalmente 30-40 °C mas abajo, para evitar
que la capa vitrea fundida pueda sufrir inconvenientes procedentes Dorte). Es el caso de
los llamados materiales de lozas y porcelanas blancas en general, de las piezas de
revestimiento cerámico o vajilla de baja compacidad .
COCCION TRADICIONAL – COCCION RAPIDA
• Monococción es un procedimiento que permite obtener, con un solo tratamiento :o,
COCCION PERIODICA – COCCION CONTINUA
los requisitos deseados tanto en la pasta como en el esmalte. Se trata de una i que ofrece
notables ventajas económicas (acorta el proceso productivo, permite >rro de capital y
energía, reduce la mano de obra) y técnicas (durante la cocción se :e la formación de una
capa intermedia entre el soporte y el esmalte que asegura ejor adherencia y acoplamiento
dilatométrico).
76
• Sin embargo, la adopción de esta nueva técnica de cocción
(años 70) ha requerido ajustes en la estructura de las
instalaciones y en la formulación de las pastas y los
esmaltes. La pasta debe tener una composición tal de ser
suficientemente sólida y resistente ya en el estado crudo
para soportar los esfuerzos a los cuales se expone durante
la conformación y en las operaciones de esmaltado y
decoración; debe emitir, durante la cocción, una cantidad
mínima de gas en el momento que el esmalte no esté
todavía completamente fundido para evitar la formación
de burbujas o pinchados. La pasta debe mantener además
una porosidad abierta hasta unos 800-850 °C para
permitir un intercambio gaseoso y la composición debe
ser tal de reducir al mínimo la contracción que podría
provocar problemas en las decoraciones.
• El esmalte, que comprende también la decoración, debe tener
una composición tal de perdurar a las temperaturas a las cuales la
pasta obtiene sus características finales, debe fundir a una T
cuando las emisiones gaseosas generadas por el soporte ya han
cesado en el breve tiempo disponible, debe estirarse y nivelarse
para cubrir uniformemente el soporte; además, no debe alterarse
a causa de la atmósfera del gas y de los vapores que se
desarrollan en el horno durante la cocción y debe ser
suficientemente agresivo con respecto al soporte para reaccionar
con ello y formar la fase intermedia.
• Las adecuaciones estructurales requeridas por la monococción
han afectado sobre todo los hornos y la automatización de las
operaciones aguas arriba del horno.
• La automatización ha incidido en el almacenamiento y la
movimentación del material esmaltado y decorado en espera de
ser sometido a cocción, en la alimentación de los hornos y en la
descarga del material cocido.
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Parámetros operativos
5) Varios tipos de cocción
• Para que se puedan desarrollar las transformaciones químicas
y físicas que llevan a la pasta y al esmalte a adquirir las
propiedades requeridas del producto cerámico. En el pasado,
la temperatura a alcanzar, el tiempo y las modalidades de
cocción se decidieron en función de la experiencia;
actualmente, los mismos parámetros operativos se establecen
en función de los conocimientos químicos y del
comportamiento técnico de las materias primas empleadas, y
a través de los análisis preliminares realizados sobre las
mismas, especialmente mediante los análisis térmicos. Los
equipos actualmente disponibles permiten reproducir, de
modo cada vez más preciso, las condiciones de operación,
realizando cocciones extremadamente controladas, la base
indispensable de cualquiera producción normalizada y serial.
Tradicionalmente el azulejo ha sido fabricado siguiendo métodos diferentes y
mediante un proceso prácticamente manual. A partir de los años sesenta, se ha ido
automatizando y los métodos se han unificado bastante, siendo el más común el de
prensado en seco, pudiendo continuar la fabricación de dos formas distintas:
Proceso de bicocción
En este proceso, la pasta prensada se quema para formar el bizcocho y,
posteriormente se aplica el esmalte sobre éste y se cuece nuevamente para dar el
acabado final.
Proceso de monococción
En el proceso de monococción el esmalte se aplica directamente sobre la pasta
prensada y cruda, ambas se queman simultáneamente para dar el acabado final.
Durante muchos años ha existido la controversia acerca de cual de los dos métodos
es mejor. En realidad, teniendo la formulación adecuada tanto del cuerpo como del
esmalte, y observando un rígido control de todas las etapas de fabricación, es posible
producir un buen azulejo con cualquiera de los dos métodos.
Tradicionalmente era más utilizado el proceso de biccoción, con ciclos de cocción de
cuarenta y veinte horas para la primera y segunda cocción respectivamente (cocción
del soporte y del esmalte). Actualmente es más interesante el proceso de
monococción, con ciclos de sólo cuarenta o cincuenta minutos de duración.
Además, junto a la economía del proceso de monococción va unida una gran facilidad
para la automatización de los diferentes procesos de fabricación, con el consiguiente
resultado en la reducción de costes.
Azulejos o baldosas:
Los azulejos o baldosas cerámicas son piezas planas de poco
espesor fabricadas con arcillas, sílice, fundentes, colorantes y otras
materias primas. Generalmente se utilizan como pavimentos para
suelos y revestimientos de paredes y fachadas.
Las arcillas utilizadas en la composición del soporte pueden ser de
cocción roja o bien de cocción blanca. Los azulejos, tanto de
pavimento como de revestimiento de paredes, son piezas
cerámicas impermeables que están constituidas normalmente por
un soporte arcilloso y un recubrimiento vítreo: el esmalte cerámico.
Los azulejos, en cualquier lugar/espacio
La extensa gama de productos cerámicos existente en el mercado
actual está condicionada por las variadas utilidades de este
material de construcción. En función de su aplicación, existen
diferente tipología de producto y características. En la actualidad se
utilizan en pavimentos y revestimientos.
Los pavimentos y revestimientos cerámicos se obtienen preparando una
composición de materias primas depuradas formada por silicatos alumínicos,
siendo las composiciones diferentes para el caso de los pavimentos y
revestimientos cerámicos en pasta roja o en pasta blanca.
Estas composiciones se someten a un tratamiento de molienda vía seca o vía
húmeda hasta una granulometría muy fina, y a una granulación o un secado por
atomización posterior para conseguir un granulado de características definidas
(tamaño, forma, densidad aparente, fluidez, etc.).
El polvo granulado es la base para la consecución del producto cerámico y su
homogeneidad garantiza la constancia en las propiedades físicas de estos
materiales. El granulado alimenta a una prensa oleodinámica con una fuerza de
600 a 1400 Tm. que conforma la pieza a la forma y espesor elegidos, para lo que
se dispone de moldes metálicos de gran exactitud dimensional.
Posteriormente se realiza el secado de las piezas conformadas y se esmaltan
con varias capas de esmaltes de composición diversa y con decoraciones
opcionales según el modelo a elegir.
Una vez realizada la etapa de esmaltado y decoración de las piezas se
introducen en un horno para su cocción en ciclos más o menos rápido y
temperaturas altas según el tipo de productos a fabricar. Las temperaturas
máximas dependen del tipo de producto que se desee conseguir.
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TIPOS DE HORNOS
• Un calentamiento rápido en los estados iniciales mejora
profundamente la densificación de los cuerpos interesados en
su etapa final de densificación
HORNOS CONTINUOS Y DISCONTINUOS
HORNOS DE LLAMA INVERTIDA
• Tiempos más prolongados de sinterización mejoran las
propiedades mecánicas en comparación con tiempos menores
de sinterización
HORNO HOFFMAN
• Respecto a la micro estructura generada al sintetizar los
cuerpos, se muestra que a mayores temperaturas de
sinterización se generan superficies menos rugosas en adición
a una mayor densidad.
HORNOS ELECTRICOS
HORNO TUNEL
HORNO TUNEL DE RODILLOS
NOTA: DIFERENCIAS DE TEMPERATURA EN LOS HORNOS
MAS COMUNES
92
ENERGIA USADA PARA LOS HORNOS
CERAMICOS
Los hornos cerámicos según su forma de trabajo:
Carbón o leña
Hornos de Ensayo y de Laboratorio para
Eléctricos
Gas
Hornos Kasseler, llama
horizontal.
Hornos
Periódicos
Hornos cámara, llama
ascendente.
Horno circulares llama
circulante
Caldeo directo
DERIVADOS DEL PETROLEO
KEROSENO
Hornos circulares
Hornos
continuos
Hornos de cámara
anulares
Hornos de cámara de gas
FUEL OIL
GAS NATURAL
Hornos Cerámicos
Hornos de cámara con
cápsula
Hornos
periódicos
Caldeo indirecto
CRUDOS LIGEROS BAJOS EN AZUFRE
Hornos de pisos con
cápsula
CARBON
Hornos de mufla
RESIDUOS ORGANICOS:
Hornos eléctricos
CASCARILLAS DE CAFÉ Y DE ARROZ
Hornos de túnel
Hornos
continuos
ENERGIA ELECTRICA
Muflas
Hornos de mufla
94
ELEMENTOS BASICOS DE LOS
HORNOS
REFRACTARIOS USADOS EN LOS
HORNOS CERAMICOS
COMBUSTIBLES
LADRILLOS CONVENCIONALES DE ALTA DENSIDAD (ARCILLA
MAS ALUMINA)
QUEMADORES
VENTILADORES DE BAJA Y ALTA PRESION
CEMENTOS REFRACTARIOS
PAREDES REFRACTARIAS
LADRILLOS AISLANTES DE BAJA DENSIDAD
AISLANTES DE TODO TIPO
REFRACTARIOS EXTERIORES
FIBRAS AISLANTES EN DIFERENTES PRESENTACIONES
(MANTAS, FIBRA SUELTA, LOSETAS, ETC.
REFRACTARIOS INTERIORES
REFRACTARIOS PARA LA COLOCACION EN EL HORNO
CEMENTOS REFRACTARIOS
IMPORTANCIA DEL AISLAMIENTO DE LOS HORNOS – ESPESOR
OPTIMO
MEDIDORES Y CONTROLADORES DE TEMPERATURA
95
96
16
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LA NECESIDAD DE ALTAS TEMPERATURAS
Hay muchas áreas de la cerámica en los que necesitamos de alta temperaturas:
9)Medida temperatura
Sinterización: La mayoría de componentes de cerámica a granel se hacen por sinterizado. Tenemos
que utilizar altas temperaturas (> 1200 ° C) debido a los bajos coeficientes de auto-difusión en
estado sólido. Incluso en el caso de la sinterización en fase líquida, las temperaturas siguen siendo a
menudo> 1200 ° C.
Reacciones: La formación de óxidos metálicos mixtos, como BaTiO3 y NiAl2O4 por la reacción de
estado sólido de los óxidos componente requiere el uso de temperaturas elevadas.
Transformaciones de fase: Una transformación importante fase consiste en la cristalización de un
vidrio para formar un vaso de cerámica. A pesar de las temperaturas en cuestión no son tan altos
como los necesarios para la fundición de vidrio, la transformación de fase se realiza típicamente en
torno a 800 ° C. Control de la temperatura es a menudo necesario para garantizar que la fase
cristalina se forma deseada y en el tamaño de partícula óptimo.
Fundición de vidrio: productos de vidrio forman el mayor segmento de la industria de la cerámica. la
producción de vidrio con frecuencia requiere de fusión de un lote consistente en un mezcla de óxidos
de metal en polvo y los carbonatos metálicos. La temperatura necesaria para formar un líquido
homogéneo fusión varía con la composición del lote, pero suele ser en el rango de 1300-1600 º C. La
fusión también se muy corrosivo, que ofrece otras consideraciones en la elección de materiales
refractarios.
Crecimiento de Cristales: La mayoría de los métodos utilizados para formar cristales simples, ya sea
en el laboratorio o en la industria, requiere el uso de altas temperaturas. Muchos solo cristales son
producidos a partir de la fusión o mediante flujos adecuados y una atención special se ha de pagar
para evitar la contaminación de la fusión y el control de la la temperatura durante el crecimiento.
TERMOPARES
•
Una importante aplicación de los materiales
conductores es la medida de la temperatura. un
sencillo circuito, conocido como termopar,
consistente en dos hilos de metal, para realizar la
medida. En un metal determinado (A) conectado
entre dos temperaturas diferentes T1( caliente) y
T2 (fría) se excitan más electrones en el extremo
caliente que en el frío. Esto provoca la aparición
de una fuerza que impulsa a los electrones desde
el extremo caliente al frío. El extremo frío queda
entonces cargado negativamente y el caliente
positivamente con un voltaje, VA, entre los
extremos del hilo. Una importante característica
de este fenómeno es que VA depende únicamente
de la diferencia de temperaturas entre los
extremos del hilo, T1-T2 y no de la distribución de
temperaturas a lo largo del hilo. Sin embargo, para
realizar la medida del voltaje se requiere un
segundo hilo (metal B), en el se encuentra un
voltímetro. Si el metal B es del mismo material del
metal A aparecerá también una diferencia del
potencial VA inducida en el metal B y el voltímetro
medirá un voltaje neto de 0 V (V=VA-VB= 0V).
Tipo
Nombre
Element Element Ambient Máxima
común
o
o
e
de tempera
positivo negativo funcion
a
a
70Pt-30
94
tura
recome
°C)
ndado
B
Platino-
rodio/plat Rh
Cromo/c
Rh
,
Vacío,
Inerte
90
Ni-9 44 Ni-55 Oxidante 870
onstatán Cr
J
TABLA PARCIAL DE LAS TEMPERATURAS
QUE CORRESPONDEN A LOS CONOS
PIROMETRICOS ORTON
Pt-6 Oxidante 1.700
ino-rodio
E
de
amiento servicio(
Cu
Hierro/co Fe
44 Ni-55 Oxidante 760
nstatán
Cu
,
reductor
K
Cromo/al 90
umel
Ni-9 94 Ni-Al, Oxidante 1.260
Cr
Mn,
Fe,
Si, Co
R
Platino/pl 87Pt-13
atino-
Pt
Rh
Oxidante 1.480
, inerte
rodio
S
Platino/pl 90 Pt-10 Pt
atino-
Oxidante 1.480
Rh
rodio
T
Cobre/co Cu
44 Ni-55 Oxidante 370
nstatán
Cu
,
100
reductor
COLOCACION DE CONOS
PIROMETRICOS EN UN HORNO TUNEL
USO DE LOS CONOS PIROMETRICOS
INFLUENCIA DE LA COLOCACION
ANGULO DE MONTAJE
ALTURA DEL MONTAJE
101
102
17
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PIRÓMETROS
A cualquier temperatura, por encima de 0 K, todos los objetos emiten radiación
electromagnética, de conformidad con la ley de Stefan-Boltzmann
Donde σ es la constante de Stefan-Boltzmann, que tiene un valor de 5,6718 ×
10 8J K-4 m-2 s-1. La energía total (E) emitido en todas las longitudes de onda es
proporcional a la T4. Es posible estimar la temperatura de un objeto caliente por
su color. En 1557 en su trabajo en la cerámica del Renacimiento, Cipriano
Piccolpasso describió cómo el operador del horno fue capaz de utilizar
variaciones de color para juzgar las temperaturas del horno. Como la
temperatura de un objeto aumenta el rango de longitudes de onda que emite
aumenta y se desplaza hacia valores más cortos. A temperaturas superiores a
500 ° C habrá un rojo coloración que será cada vez más como la naranja
aumento de la temperatura más allá de 1000 ° C. A las 1400 ° C, el objeto
aparecerá de color blanco brillante. Los pirómetros ópticos permiten la medida
directa de la temperatura de un objeto. El pirómetro óptico funciona
comparando la intensidad de energía radiante procedente de una fuente
incandescente a la intensidad de un filamento calibrado, cuando el origen y el
filamento se ven a través de un filtro rojo. Cuando el filamento
y las intensidades de fuente son los mismos, la imagen de el filamento
desaparece a medida que se superpone a la imagen de la fuente. Un requisito
obvio de esta técnica es que sólo se puede utilizar para medir la temperatura
por incandescencia visible, por encima de unos 750 ° C.
La parte de imagen con
el identificador de
relación rId2 no se
encontró en el archiv o.
CONTROL DE CALIDAD DE LA
OPERACIÓN DE COCCION
TERMOPARES PARA LA MEDIDA DE LA TEMPERATURA
CONOS Y LLAVES PARA EL CONTROL DEL TRATAMIENTO
TERMICO
CONTROL DE LA CURVA DE COCCION
CONTROL DE LA ATMOSFERA DEL HORNO (OXIDANTE O
REDUCTORA)
CONTROL DE LOS COMBUSTIBLES (AZUFRE)
MANTENIMIENTO DE LOS QUEMADORES
104
CONTROL DE CALIDAD DE LOS
PRODUCTOS COCIDOS
9) Consideraciones sobre calidad
COMPACTACION Y ABSORCION DE AGUA
RESISTENCIA MECANICA (TENSION, COMPRESION,
IMPACTO, FRICCION)
TAMAÑO, FORMA Y DEFORMACIONES
COLOR Y ASPECTO ESTETICO
PROPIEDADES DE USO (VER FILMINA SIGUIENTE)
106
PROPIEDADES DE USO
CARACTERISTICAS
LADRILLOS: RESISTENCIA A LA HUMEDAD Y A LA
INTEMPERIE – EXPANSION POR HUMEDAD
PORCELANA ELECTRICA: VOLTAJE DE RUPTURA
LOZA DE MESA: RESISTENCIA AL LAVADO CON
DETERGENTES
AZULEJOS: RESISTENCIA AL RAYADO, A LA FRICCION Y A LA
FISURACION (ESMALTE)
REFRACTARIOS: RESISTENCIA AL CHOQUE TERMICO Y A LA
TEMPERATURA
107
18