Materias Primas en la Fabricación de Cerámica

Arcillas

El componente principal en la fabricación de cerámica es la arcilla, un silicato de aluminio hidratado. Se trata de una roca sedimentaria que contiene feldespatos descompuestos y diversas impurezas. Podemos clasificar las arcillas en:

• Caoliníticas: Compuestas por dos capas (bilaminar), son las más puras y se utilizan en cerámica fina debido a su color blanco y alto punto de fusión. Producen pastas magras.
• Montmorilloníticas: Poseen tres capas y son muy plásticas. Absorben gran cantidad de agua, lo que aumenta su volumen durante el secado y la cocción. Se usan poco en cerámica, siendo más comunes en cimentaciones e impermeabilizaciones.
• Ilíticas: También de tres capas, son las más abundantes y utilizadas en cerámica. Contienen impurezas de hierro y magnesio que les confieren un color rojizo.

Características de la Arcilla

• Plasticidad: Se mide según el Índice de Plasticidad (IP). Las arcillas magras tienen un IP bajo, son menos plásticas y más arenosas, mientras que las grasas tienen un IP alto, son más plásticas y arcillosas.
• Porosidad: Capacidad de absorber agua.
• Color: Depende de la dosificación, las impurezas, la duración y la temperatura de cocción. Los compuestos de hierro suelen dar una coloración rojiza.
• Peso específico: Varía entre 1,8 y 2,6 T/m³.

Desengrasantes

Los desengrasantes se añaden a la arcilla para reducir su plasticidad, facilitando el moldeo y disminuyendo las contracciones durante el secado. Esto previene deformaciones, roturas y facilita la salida del agua del interior de las piezas. Ejemplos de desengrasantes incluyen:

• Ladrillo triturado (chamota)
• Cenizas
• Arena silícica sin cal
• Arena de cuarzo

Proceso de Fabricación de la Cerámica

1. Extracción y Transporte de la Arcilla

La arcilla se extrae de canteras y se transporta a la fábrica.

2. Preparación de las Pastas

Objetivos:

• Depuración: Eliminar sales y restos de cal para evitar eflorescencias y caliches.
• División: Reducir el tamaño de las partículas de arcilla. Los desengrasantes se reducen a polvo.
• Homogeneidad: Mezclar íntimamente las arcillas, desengrasantes y agua.
• Contenido de humedad: Ajustar la humedad para el moldeo y la cocción.

Técnicas:

• Meteorización: Exponer las arcillas al aire libre para que el aire y el agua eliminen impurezas.
• Maduración: Extender las arcillas en zonas cubiertas y ventiladas.
• Podrido: Extender las arcillas en zonas frías, sin aire, con poca luz y humedad constante.
• Levigación: Mezclar las arcillas con agua y reposar en balsas para obtener una pasta limpia y homogénea.
• Tamizado: Hacer pasar la mezcla por tamices.
• Preparación mecánica: Utilizar máquinas para triturar, homogeneizar y humedecer la mezcla hasta el grado deseado.

3. Moldeo

El moldeo puede realizarse con diferentes técnicas:

• A mano: Para pastas blandas con un 25% de agua, usado en ladrillos manuales de acabado rústico.
• Extrusión: Para pastas duras con un 15% de agua. La masa de arcilla se empuja a través de una matriz que le da la forma definitiva (rodillos, pistón o caracol de Arquímedes). El desaireado es crucial para evitar burbujas, poros y estratificación, mejorando la trabajabilidad, densidad y homogeneidad. Defectos del desaireado pueden ser:
  • Grietas en forma de S en el centro de la columna.
  • Dientes de perro por exceso de fricción en las esquinas de la boquilla.
  • Curvatura de la columna de arcilla por diferencia de rozamiento en los bordes de la boquilla (distribución irregular de la humedad).
• Prensado: Para pastas secas con un 5-6% de agua, utilizado en ladrillos prensados, reprensado y tejas de encaje. Ideal para productos con muy buen acabado.

4. Secado

Durante el secado se producen cambios físicos como la contracción y la evaporación del agua. Existen diferentes tipos de secaderos:

• Tradicionales: Al aire libre o a cubierto en zonas ventiladas. Requieren mucho tiempo y control de humedad.
• Artificiales:
  • De cámara: Diferentes cámaras con distintas temperaturas para clasificar los ladrillos según su humedad.
  • De túnel: Un túnel con cinta transportadora donde los ladrillos y el aire caliente circulan en contracorriente.

5. Cocción

La cocción es un proceso irreversible que se realiza a diferentes temperaturas:

• 100-200ºC: Se evapora el agua de amasado o libre.
• 200-250ºC: Se elimina el agua residual del secado.
• 350ºC: Se oxidan las impurezas.
• 450-650ºC: Se elimina el agua de constitución, impidiendo que la arcilla pueda volver a modelarse.
• 650-900ºC: Se produce la contracción.
• 900-1000ºC: Se crea una fase estable. A 950ºC finaliza la cocción y las reacciones de oxidación, dando lugar a reacciones de recristalización y sinterización.
• 1000-1100ºC: No se deben sobrepasar los 1040ºC con pastas calcáreas.
• 1100-1200ºC: Zona de tránsito hacia temperaturas altas para pastas feldespáticas y refractarias.
• 1200-1300ºC: Cocción de arcilla refractaria rica en alúmina para obtener gres, gres porcelánico, gres sanitario, porcelana y refractarios.
• 1800ºC: La arcilla se funde y al enfriarse se crea vidrio.

Tipos de hornos:

• Intermitentes: Tradicionales (hormiguero, de campana).
• Continuos: El producto puede estar parado y el fuego en movimiento o viceversa. El más usado es el horno túnel, donde el producto está en movimiento y el fuego parado. Horno Hoffman.

Tipos de Tejas de Cerámica Basta

• Curva: Se dispone en filas alternadas con la concavidad hacia arriba y hacia abajo. Es la más utilizada actualmente.
• Mixta: Tienen rehundidos y pestañas para el anclaje de unas piezas con otras.
• Plana: De forma rectangular, de escudo o similar; plana o ligeramente curvada. Suelen tener un resalto en la cara inferior para su apoyo en la cubierta y orificios para clavarlas en listones de madera.

Importante: Es fundamental utilizar un sistema mecánico de instalación de la cubierta con ventilación para evitar la penetración de humedad y lograr un mayor confort térmico.