Embed Size (px)
Citation preview
“Si supiéramos lo que estábamos haciendo, entonces no se
llamaría investigación, ¿verdad?”
Albert Einstein.
Quiero dedicarle no solo este trabajo, sino toda mi carrera
universitaria y quien soy hoy, a quienes me dieron la vida y me
enseñaron a ir por el camino correcto: mis padres; y a mis abuelos
que siempre han estado ahí cuando los he necesitado.
A mi familia:
Muchos son los nombres, pero a todos les quiero agradecer, especialmente a mis
padres Esther y Ramón por su amor incondicional, por su apoyo durante todos
estos años y por estar siempre a mi lado, a mi abuela Panchita que es el ser más
dulce que conozco, a mi abuela Cachita y en general a toda mi familia, gracias
por ayudarme con mis problemas y sacarme de apuros cada vez que necesitaba
algo. Los adoro.
A mi Tutor: MSc. Ing. Yosvany Días Cárdenas,
por brindarme sus conocimientos y experiencias, por su certera
conducción ,por dedicarme el tiempo que fue necesario para atender las dudas e
incertidumbres que tuve durante el desarrollo del trabajo y por hacerme
comprender que sí podía alcanzar los objetivos propuestos en este proyecto de
tesis.
A mi novio Carlos Y. Rodríguez,
por darme aliento y no perder la esperanza de compartir momentos felices por
difíciles que sean las circunstancias.
Al Colectivo de Profesores
de la carrera de “Ingeniería Civil” de la Facultad de Construcciones por la
dedicación, profesionalidad y esmero que entregaron para nuestra formación
académica.
A los compañeros del grupo,
que juntos compartimos el apoyo espiritual y fraternal que necesitábamos para
enfrentar las tareas asignadas durante el tiempo lectivo.
Y a todo aquel que incursionó en la cruzada de creer, que por difícil que
fuese el momento, los sueños se pueden hacer realidad.
Por su apoyo incondicional:
Muchas gracias.
RESUMEN
El presente trabajo se realizó en el Centro de Investigación de Estructuras y
Materiales (CIDEM) de la Facultad de Construcciones, en el curso 2009- 2010, el
mismo consiste en un estudio experimental sobre la utilización de la dolomita como
adición fundente en la producción artículos de cerámica cocida, con el objetivo de
disminuir la temperatura y el tiempo de sinterización. Se demuestra a nivel de
laboratorio que las adiciones de cantidades de dolomita que oscilan entre 2 y 8 %
mejoran la resistencia de los ladrillos a temperaturas cercanas de 800°C.
Para ello se llevó a cabo una revisión bibliografía de la literatura nacional e
internacional más actualizada que se expone en el Capítulo I, donde abordamos los
siguientes temas: Arcillas. Generalidades, Proceso de elaboración de las arcillas
Productos cerámicos, Procesos que ocurren en los materiales cerámicos,
Tratamientos térmicos, Utilización de combustibles en la producción de ladrillos,
además se realizó un estudio de los aditivos fundentes más utilizados en la
producción de ladrillos
La parte experimental del trabajo se desarrolla en el Capítulo II, para estudiar la
utilización de la dolomita como agente fundente se realizó un diseño de
experimento, donde se fabricaron briquetas compuestas por arcilla y dolomita como
materias primas fundamentales, se realizaron tres combinaciones o proporciones de
arcilla + dolomita: 98 – 2, 95 – 5, 92 – 8 y una muestra patrón: con el 100% de
arcilla. Las muestras se cocieron a tres temperaturas 700°C, 750°C y 800°C
durante tres horas.
Los resultados de los ensayos realizados se analizan en el capítulo III, al hacerse
una comparación entre los resultados obtenidos por las diferentes series con los
valores establecidos por la norma cubana para los ensayos de resistencia, absorción
y la norma colombiana para el ensayo de densidad,
además de comparar los valores de las muestras que contienen dolomita con los
valores obtenidos de las muestras patrones ya anteriormente mencionadas.
La etapa de síntesis se materializa en las conclusiones y recomendaciones que
brinda el trabajo, en las páginas finales se muestran los anexos y la bibliografía
consultada para la realización del mismo.
INDICE
Página
Introducción………………….….…….………………………………………… I
Capítulo I. Estado del arte…………………………………………………….. 1
1.1 Retrospectiva histórica de la producción de cerámica…….….………… 1
1.1.1 Surgimiento y evolución en las diferentes culturas de la humanidad.... 1
1.1.2 Retrospectiva histórica de la industria de la cerámica roja en Cuba... 2
1.2 Arcillas. Generalidades……………….…………………………………… 4
1.2.1 Definición de Arcillas…….…………………………………………….... 4
1.2.2 Propiedades físico – químicas de las arcillas………………………… 5
1.2.3 Clasificación………………..…………………………………………… 9
1.2.4 Proceso de elaboración de las arcillas…………………..………… 10
1.3 Productos cerámicos……………..……………………………………… 12
1.3.1 Preparación y conformado de los productos cerámicos…..………. 13
1.3.2 Tratamientos térmicos..……………………………………………….. 15
1.4 Utilización de combustibles en la producción de ladrillos…..………… 22
1.5 Los Fundentes……………………..……………………………………… 26
1.5.1 Utilización de aditivos fundentes………...…………………………….. 27
1.6 Especificaciones de los índices de calidad de los ladrillos según
las Normas Cubanas…………………………………………................ 31
1.6.1 Comparación entre la NC – 360 2006 y la UNE 67 – 019 – 96…...... 35
Conclusiones parciales del capítulo……..………………………………….. 36
Capítulo II. Diseño del experimento……………………………………… 37
2.1 Declaración delas variables……………………………………………. 37
2.2 Caracterización de las materias primas……..……………………….. 41
2.3 Dosificaciones empleadas.…………………………………………....... 44
2.3.1 Procedimiento de fabricación de las muestras…………………..….. 47
2.3.2 Elaboración de las muestras………………………………………….. 47
2.4 Regímenes de temperatura utilizados en la cocción de las probetas. 48
2.5 Cantidad de probetas por combinaciones realizadas..……………… 50
2.6 Ensayos al Producto Terminado……………………………………….. 50
2.6.1 Resistencia (después de la quema) a las 24 horas………...…….. 50
2.6.2 Ensayo de absorción…………………………………………………. 51
2.6.3 Ensayo de densidad aparente………..…….……………………….. 52
Capítulo III. Análisis de los resultados………………………………….. 53
3.1 Resultados obtenidos de las muestras. ¿Cómo influye el porciento
de aditivo?.............................................................................................. 53
3.1.1 Resultados del Ensayo de Resistencia…….……………………….. 53
3.1.2 Resultados del Ensayo de Densidad Aparente………….………….. 55
3.1.3 Resultados del Ensayo de Absorción……………………………….. 57
3.2 Resultados obtenidos de las muestras. ¿Cómo influye la finura?...... 60
3.2.1 Resultados del Ensayo de Resistencia…………………………..…... 60
3.2.2 Resultados del Ensayo de Densidad Aparente….………………….. 62
3.2.3 Resultados del Ensayo de Absorción……………….………………. 63
Conclusiones parciales del capítulo .……………………………………... 65
Conclusiones generales……………….…………………………………. 66
Recomendaciones………………….……………………………………... 67
Referencias bibliográficas……………….……………………………… 68
Bibliografía……..…………………………………………………………… 70
Anexos……………………………………………………………………..… 71
I
INTRODUCCIÓN.
La cerámica es un material tan antiguo como el hombre mismo, ha sido utilizado a
través de los tiempos con diferentes fines, el ladrillo de arcilla secado al sol fue un
material muy utilizado por los egipcios en la construcción de templos y viviendas, la
cerámica roja cocida fue el material más utilizado por la cultura mesopotámica al no
encontrarse suficiente piedra en esos parajes.
El mundo actual vive la crisis energética más grande que ha conocido la historia de
la humanidad y cada día esta situación se agrava; en la mayoría de las actividades
humanas se emplean actualmente y de manera indiscriminada, combustibles fósiles
para generar energía en los procesos industriales de todo tipo y entre ellos en la
producción de materiales de construcción. Este es uno de los sectores en los que
más energía se consume, a la vez que se emiten gases de efecto
invernadero hacia la atmósfera.
La industria de la cerámica se ubica entre las grandes consumidoras de energía, en
el caso específico de Cuba, debido a que los productos de esta rama se fabrican por
cocción, la convierte en la mayor consumidora de combustible después de la del
cemento. Por otro lado en la producción de cerámica roja se generan contaminantes
que afectan al medio ambiente y a la salud humana, además de provocar cambios
en la morfología del terreno debido a la extracción de la materia prima. La
fabricación de estos productos se realiza tanto de forma artesanal como industrial;
en los países del tercer mundo predomina la producción artesanal por pequeños y
medianos productores, que cuentan con esta como su única fuente de supervivencia
e ingresos.
Es por ello que cada vez se hace más necesario lograr la eficiencia energética en la
industria de la cerámica en general, ya sea por las mejoras en la eficiencia de los
hornos, por la utilización de combustibles más económicos, eficientes o renovables,
o por cualquier otra vía disponible. Los esfuerzos en este sentido deben estar
enfocados al uso eficiente de cualquier fuente de energía.
II
Los materiales cerámicos de manera general necesitan de un gran consumo de
energía en la etapa de cocción, al tener que elevar la temperatura a más de 1000°C
para que se formen estructuras cristalinas a partir de la sílice y la alúmina de su
composición.
Una importante vía para incrementar la eficiencia energética en este proceso es el
uso como materias primas de ¨flux¨ o fundentes. Estos son componentes de bajo
punto de fusión, que se combinan con los aluminosilicatos presentes en las arcillas,
reduciendo la temperatura de fusión de las mismas. En otras palabras, son los
encargados de disminuir la temperatura a la que ocurre la sinterización durante el
tratamiento térmico de las arcillas, mediante la cual se produce la formación de las
fases cristalinas que le aportan la resistencia necesaria para su puesta en obra,
además se puede disminuir el tiempo de cocción y ambos factores conllevan al
ahorro de energía.
Existe una amplia gama de estos materiales, entre ellos está la dolomía que es una
roca compuesta mayoritariamente por dolomita, que es un carbonato doble de Calcio
y Magnesio. Las dolomías, como todas las rocas carbonatadas, raramente son puras
(mono minerales), por lo que forman una serie de transición continua con las
calizas, de manera que es posible encontrar cualquier relación Ca/Mg entre los
términos puros de la calcita CaCO3 y la dolomita CaMg(CO3)2.
La dolomita tiene innumerables aplicaciones industriales, desde los áridos de
machaqueo para construcción hasta la industria química básica, pasando por su uso
como roca ornamental (mármoles dolomíticos), para la fabricación de cerámica,
vidrio, pinturas (el renombrado Blanco de España), cargas blancas, refractarios,
como fundente siderúrgico y como corrector de acidez de suelos agrícolas.
El presente trabajo aborda la utilización de dolomita como aditivo fundente en la
fabricación de elementos de cerámica cocidos, con vistas a elevar la eficiencia
energética durante el proceso de cocción, y a la vez mejorar las cualidades del
producto. Para llevar a cabo esta investigación en el contexto de Cuba, se utilizó la
metodología que a continuación se expone.
III
Planteamiento del problema:
El consumo de energía viene ligado indisolublemente al consumo de combustibles
ya sean fósiles o renovables, ambas opciones representan un problema que
requiere de una solución inmediata en la industria cerámica en Cuba.
Una manera de reducir el consumo de combustible y lograr la eficiencia energética
es utilizando la “dolomita”, material que permite bajar la temperatura a la que ocurre
la sinterización durante el proceso de cocción cerámica.
Preguntas de investigación:
1. ¿Qué efecto posee el uso de la dolomita como fundente en la temperatura de
cocción de materiales cerámicos?
2. ¿Es posible disminuir la temperatura a la que ocurre la sinterización de las
arcillas producto del efecto de la adición de dolomita (CaMg (CO3)2)?
3. ¿Los productos de cerámica cocidos con adición de dolomita alcanzan la
resistencia adecuada para ser utilizados?
Hipótesis:
La adición de dolomita como fundente en diferentes proporciones, modifica las
propiedades mineralógicas de las arcillas, permitiendo disminuir la temperatura de
cocción de los materiales cerámicos, sin que se afecten las propiedades físicas de
los mismos.
Objetivo general:
Realizar un estudio del empleo de la dolomita como aditivo fundente en la
fabricación de materiales cerámicos, con el fin de disminuir la temperatura de
cocción de los mismos, sin afectar la calidad del producto final.
Objetivos específicos:
1. Caracterizar las materias primas empleadas:
Estudios físico-mecánicos.
2. Determinar experimentalmente las proporciones en que se deben mezclar los
componentes para la producción de elementos de cerámica roja cocidos.
IV
3. Evaluar la influencia de la adición de dolomita en las propiedades del producto
terminado mediante la realización de ensayos de calidad.
Tareas científicas:
1. Resumir sobre el estado del arte de los siguientes temas:
Producción de elementos de cerámica roja.
Utilización de aditivos fundentes en la producción de elementos de
cerámica roja y su influencia en la formación de las fases mineralógicas.
2. Evaluar las principales materias primas a emplear en el diseño de experimento
3. Realizar ensayos físico- químicos a los materiales utilizados ( arcilla, dolomita )
4. Determinar experimentalmente las proporciones entre las materias primas
utilizadas en la fabricación de elementos de cerámica roja cocidos variando
parámetros de fabricación.
5. Estudios físico-mecánicos a las muestras elaboradas en laboratorio bajo
diferentes condiciones de fabricación.
Realizar ensayos de calidad del producto terminado.
A. Resistencia a compresión.
B. Absorción de agua.
C. Densidad aparente
Novedad científica:
Demuestra la acción fundente de la dolomita en diferentes proporciones (2, 5 y 8%
de la masa de arcilla) en las transformaciones mineralógicas durante el tratamiento
térmico de las arcillas y sus aplicaciones en la producción de cerámica roja, de
donde se reduce la temperatura de cocción, así como el consumo de energía en su
fabricación, mejorando los parámetros de calidad establecidos para este material.
Aportes científicos relevantes:
1. Demostración de que la adición de dolomita produce cambios en las propiedades
mineralógicas de las arcillas usadas en la producción, que permiten mejorar sus
propiedades, con una alta eficiencia energética.
V
2. Estudio e identificación de los cambios estructurales provocados en las arcillas
por la adición de dolomita durante el proceso de cocción de las mismas para la
producción de cerámica roja.
Otros aportes del trabajo.
1. En el campo teórico: El trabajo hace una importante contribución al estudio de
la influencia de la acción fundente de la dolomita, como fuente de carbonato
doble de calcio y magnesio en los materiales cerámicos y la formación de
nuevas fases mineralógicas.
2. En el orden práctico: El principal aporte de orden práctico del trabajo es mostrar
las vías para la disminución de la temperatura de cocción de la cerámica, y por
ende el consumo de combustible a través de esta adición en el proceso
productivo, lo que incide directamente en la eficiencia y productividad de este.
3. Desde el punto de vista de la preservación medioambiental, se demostró que
esta adición contribuye a la disminución del consumo de combustibles fósiles y
no fósiles, como la madera y el petróleo. Ello conlleva a una disminución de la
emisión de gases de combustión hacia la atmósfera, lo que hace el proceso más
compatible con la preservación del medio ambiente.
4. Desde el punto de vista social, el uso de este fundente conduce a un incremento
en eficiencia y productividad en la producción de elementos de cerámica, al
disminuir su consumo energético, lo que posibilita una mayor disponibilidad de
este material para su utilización en obras sociales y habitacionales.
Estructura de la tesis.
El trabajo se estructuró en: Resumen, Introducción, III Capítulos, Conclusiones,
Recomendaciones, Bibliografía y Anexos.
En el Capítulo I se expone de manera clara y precisa la situación sobre el estado del
arte, después de haberse hecho una amplia revisión bibliográfica de la literatura
nacional e internacional más actualizada sobre el tema.
VI
En el Capítulo II se presenta el trabajo experimental a escala de laboratorio. El
mismo comprende los estudios de la materia prima, dosificaciones de las mezclas,
régimen de la temperatura y toma de muestras para realizar ensayos físico-
mecánicos a los ladrillos producidos.
En el Capítulo III se exponen y se analizan los resultados obtenidos en los ensayos
realizados a las muestras.
En las Conclusiones se realiza el análisis de los resultados más relevantes del
trabajo.
En las Recomendaciones se dan las sugerencias a considerar en próximos
trabajos investigativos sobre el tema.
La Bibliografía se presenta de acuerdo con las normas vigentes y constituye una
recopilación de la literatura consultada para la realización del trabajo.
En los Anexos se muestran resultados de ensayos realizados a las muestras
elaboradas durante el trabajo experimental y otras informaciones valiosas que
avalan científicamente el trabajo.
En el gráfico a continuación se muestra, de forma esquemática, la metodología
seguida.
VII
Diagrama Metodológico
Definición del problema de estudio
Recopilación bibliográfica general
Formación de la base teórica general
Planteamiento de hipótesis
Definición de objetivos
Definición de las tareas científicas
Estudio bibliográfico y análisis del estado
del arte de la temática
Diseño del experimento
Análisis de los resultados
Conclusiones y Recomendaciones
VIII
1
CAPÍTULO I: ESTADO DEL ARTE.
1.1 Retrospectiva histórica de la producción de cerámica.
La palabra cerámica se deriva del griego keramikos, "sustancia quemada". Este
término se aplica ampliamente, no sólo a las industrias de silicatos, sino también a
artículos y recubrimientos aglutinados por medio del calor, con suficiente
temperatura como para dar lugar al sinterizado.
La invención de la cerámica se produjo durante la revolución neolítica, cuando se
hicieron necesarios recipientes para almacenar el excedente de las cosechas
agrícolas. Los primeros pueblos que iniciaron la elaboración de utensilios de
cerámica con técnicas más sofisticadas y cociendo las piezas en hornos fueron los
chinos. Desde China pasó el conocimiento hacia Corea y Japón por el Oriente, y
hacia el Occidente, a Persia y el norte de África hasta llegar a la Península Ibérica.
En todo este recorrido, las técnicas fueron modificándose.
Entonces la historia de la cerámica va unida a la historia de casi todos los pueblos
del mundo. Abarca sus mismas evoluciones y fechas y su estudio está unido a las
relaciones de los hombres que han permitido el progreso de este arte. (1)
1.1.1 Surgimiento y evolución en las diferentes culturas de la humanidad.
La historia de la cerámica obliga a remontarnos al dominio del fuego por el hombre,
hace 25.000 años (2). Cuando se dio cuenta que la arcilla se endurecía al estar en
contacto con el fuego. Pero como tal, la cerámica no aparece hasta el período de
transición del Mesolítico al Neolítico, junto a otro descubrimiento trascendental, la
agricultura, que hace que el hombre se vuelva sedentario. (3).
Ya en el año 7000 a.C. se conoce el uso de materiales cerámicos en la arquitectura
del Próximo Oriente y Mesopotamia. (2)
Además de necesitar vasijas para almacenar agua y alimentos, el hombre, al
hacerse sedentario, comienza a pensar en resguardarse de las inclemencias del
tiempo. Para ello utilizó los materiales que tenía a su alcance: la piedra, las ramas de
los árboles, la paja y en aquellos lugares donde no era abundante la piedra, la arcilla
2
cocida. Así surge el ladrillo de cerámica, que puede ser considerado como el más
antiguo de los materiales de construcción empleado por el hombre. Su origen exacto
se pierde en la nebulosa de las leyendas de las antiguas civilizaciones. Atendiendo a
los vestigios encontrados en épocas recientes, se cree tuvo su origen en Caldea,
Mesopotamia meridional. (5)
El principal centro de producción de cerámica durante el siglo XV, en Europa fue
España, que heredó y transmitió la tradición musulmana.
Más adelante cobraron importancia países como Italia, Francia, Bélgica, Alemania y
Gran Bretaña. En este sentido, en el siglo XVI los alfareros de Faenza (Italia)
innovaron las técnicas de decoración de la loza vidriada y exportaron sus técnicas y
productos a distintos países europeos. (6)
1.1.2 Retrospectiva histórica de la industria de la cerámica roja en Cuba.
La cerámica en Cuba se remonta, según algunos estudiosos, al período
prehispánico donde se utilizaba para la producción de vasijas de carácter utilitario y
sin valores artísticos reconocidos, en el período colonial la práctica más extendida en
el trabajo con el barro es la alfarería. La cerámica como material de construcción
utilizado como elemento de cubiertas, en pisos o piezas decorativas en las
edificaciones, aparece en diferentes momentos. (8)
Aún en la actualidad no se conoce la fecha precisa en que se comenzó a producir la
cerámica roja en Cuba, pero según Emilio Roig de Leuchsering, ya en 1550
“algunos de los vecinos más ricos de La Habana poseían residencias de piedra y
tejas” y en 1569 aparece una solicitud al Cabildo para la construcción de un tejar en
los terrenos de Guanabacoa. En 1617 en la ciudad de Puerto Príncipe (Camagüey)
se fabricaban ladrillos y tinajones en un tejar del alcalde de la villa. (7)
En todo el siglo XIX, la producción de elementos a partir de arcilla cocida, estuvo
íntimamente ligada a la industria azucarera; los tejares, al igual que las caleras, eran
centros de producción que casi todos los centrales tenían, debido a que el azúcar se
depositaba en tinajas de barro. (7)
En la primer mitad del siglo XX los principales tejares del país se concentraban en La
Habana, Matanzas y en la antigua provincia de Oriente, en la que se conoce existían
en las principales ciudades: Holguín, Santiago de Cuba Guantánamo y Palma
3
Soriano varios tejares de importancia, con producciones promedios entre 30 y 40
000 unidades mensuales. (7).
En la segunda mitad de este siglo, la producción de elementos de cerámica roja se
desarrollaba en 307 centros diseminados por todo el país. (7).Estas producciones se
caracterizaban por lo artesanal e inhumano del trabajo. Casi ningún centro contaba
con extrusadora, por lo que los productos se moldeaban a mano; además, los
hornos eran criollos, de llama directa y con notable pérdida de calor y el principal
combustible utilizado era la leña. (7).
Después del triunfo de la Revolución, el Gobierno Revolucionario se trazó entre sus
líneas fundamentales para lograr el desarrollo económico del país, la modernización
de la Industria de Materiales de Construcción y la ampliación de la capacidad
instalada en ese momento; es por ello que ya en el año 1962, el MICONS contaba
en sus centros subordinados con 103 hornos. (7)
En el año 1965 se comienza la construcción de un combinado de cerámica roja con
un horno túnel en Isla de Pinos, con tecnología nacional, y preparado para producir
ladrillos, losas, tubos y conexiones de barro.
En 1971 se instaló en Bayamo una planta moderna para producir elementos de
pared de cerámica roja, con una capacidad anual de dos millones de bloques
aligerados, otras dos se pusieron en marcha en Pinar del Río y en Camagüey en
1979 y 1988 respectivamente. En 1989 se inauguró la fábrica de Managua que
produce 30 millones de ladrillos con tecnología italiana y en 1992 el combinado
cerámico de Ciego de Ávila cuya producción es de 4 millones de ladrillos al año,
además de producir tejas y losas de barro. (7). Después de la década del 90 no se
han realizado en esta industria nuevas inversiones de gran envergadura, estas se
han concentrado sobre todo, en la construcción de mayor cantidad de hornos y
secaderos, fundamentalmente en los combinados que ya existen.
En el municipio habanero de Santa Cruz del Norte en el 2007 se construyó la mayor
fábrica de pisos de cerámica del país. (9)
4
1.2 Arcillas. Generalidades
La materia prima principal del proceso de fabricación de la cerámica, es la arcilla.
Casi nunca esta puede ser utilizada tal y como está en la naturaleza, por lo que hay
que añadir otros materiales tales como fundentes u otros tipos de arcillas para
mejorar sus propiedades.
1.2.1 Definición de Arcillas. La definición del término ¨Arcilla¨ es tan ampliamente tratada por varias literaturas
analizadas que a continuación daremos un pequeño resumen:
El diccionario de la Real Academia Española dice con respecto a la palabra
arcilla: “ Substancia mineral, ordinariamente blanca, combinación de sílice y
alúmina; empapada en agua, da olor característico y se hace muy plástica, y por la
calcinación pierde esta propiedad y se contrae (arcilla figulina: la que contiene caliza,
arena, óxidos de hierro, etc., y es de uso corriente en alfarería)”.(12)
Arcilla: Se define como una sustancia mineral terrosa, compuesta en gran parte
de hidrosilicato de alúmina, que se hace plástica cuando se humedece, y dura y
semejante a la roca cuando se cuece. Otra definición podría ser: la sustancia mineral
proveniente de la disgregación y descomposición de las rocas feldespáticas durante
millones de años, para dar lugar a partículas pequeñísimas. (13).
El término ―arcilla‖ encierra en sí mismo un significado bastante ambiguo que
requiere varias acepciones para su comprensión (tamaño de partícula, mineralogía,
petrografía, propiedades físicas). Las arcillas son fruto de los agentes de
meteorización físico-químicos actuantes sobre la roca madre original y se las puede
considerar como unas acumulaciones naturales, consolidadas o no, de tamaño de
grano fino.
1) Desde el punto de vista mineralógico, engloba a un grupo de minerales
(minerales de la arcilla), filosilicatos en su mayor parte, cuyas propiedades físico–
químicas dependen de su estructura y de su tamaño de grano, muy fino (inferior a 2
μm) en la mayor parte de los casos de origen detrítico, con características bien
definidas.
5
2) Para un sedimentólogo, arcilla es un término granulométrico, que abarca los
sedimentos con un tamaño de grano inferior a 2 μm.
3) Para un ceramista una arcilla es un material natural, que cuando se mezcla con
agua en la cantidad adecuada se convierte en una pasta plástica. Desde el punto de
vista económico las arcillas son un grupo de minerales industriales con diferentes
características mineralógicas y genéticas y con distintas propiedades tecnológicas y
aplicaciones.(12)
Por tanto, el término arcilla no sólo tiene connotaciones mineralógicas, sino también
de tamaño de partícula, en este sentido se consideran arcillas todas las fracciones
con un tamaño de grano inferior a 2 μm. Según esto todos los filosilicatos pueden
considerarse verdaderas arcillas si se encuentran dentro de dicho rango de tamaños,
incluso minerales no pertenecientes al grupo de los filosilicatos (cuarzo, feldespatos,
etc.) pueden ser considerados partículas arcillosas cuando están incluidos en un
sedimento arcilloso y sus tamaños no superan las 2 μm.
1.2.2 Propiedades físico – químicas de las arcillas.
Las importantes aplicaciones industriales de este grupo de minerales radican en sus
propiedades físico-químicas. Dichas propiedades derivan, principalmente, de:
Su extremadamente pequeño tamaño de partícula (inferior a 2 μm).
Su morfología laminar (filosilicatos).
Las sustituciones isomórficas, que dan lugar a la aparición de carga en las
láminas y a la presencia de cationes débilmente ligados en el espacio interlaminar.
Como consecuencia de estos factores, presentan, por una parte, un valor elevado
del área superficial y, a la vez, la presencia de una gran cantidad de superficie
activa, con enlaces no saturados. Por ello pueden interaccionar con muy diversas
sustancias, en especial compuestos polares, por lo que tienen comportamiento
plástico en mezclas arcilla-agua con elevada proporción sólido/ líquido y son
capaces en algunos casos de hinchar, con el desarrollo de propiedades reológicas
en suspensiones acuosas.
Por otra parte, la existencia de carga en las láminas se compensa, como ya se ha
citado, con la entrada en el espacio interlaminar de cationes débilmente ligados y
con estado variable de hidratación, que pueden ser intercambiados fácilmente
6
mediante la puesta en contacto de la arcilla con una solución saturada en otros
cationes, a esta propiedad se la conoce como capacidad de intercambio catiónico y
es también la base de multitud de aplicaciones industriales.
Estructura de la arcillas.
Desde el punto de vista químico, la arcilla es un silicoaluminato hidratado, es decir
en su composición encontramos silicio, aluminio, oxigeno e hidrogeno. En la figura
se muestra la estructura química de las arcillas.
Figura 1.1- Estructura de la arcillas.
Superficie específica
La superficie específica o área superficial de una arcilla se define como el área de la
superficie externa más el área de la superficie interna (en el caso de que esta exista)
de las partículas constituyentes, por unidad de masa, expresada en m2/g.
Las arcillas poseen una elevada superficie específica, muy importante para ciertos
usos industriales en los que la interacción sólido-fluido depende directamente de
esta propiedad.
A continuación se muestran algunos ejemplos de superficies específicas de arcillas:
Caolinita de elevada cristalinidad hasta 15 m2/g
Caolinita de baja cristalinidad hasta 50 m2/g
7
Halloisita hasta 60 m2/g
Illita hasta 50 m2/g
Montmorillonita 80-300 m2/g
Sepiolita 100-240 m2/g
Paligorskita 100-200 m2/g
Capacidad de absorción
Algunas arcillas encuentran su principal campo de aplicación en el sector de los
absorbentes ya que pueden absorber agua u otras moléculas en el espacio
interlaminar (esmectitas) o en los canales estructurales (sepiolita y paligorskita).
La capacidad de absorción está directamente relacionada con las características
texturales (superficie específica y porosidad) y se puede hablar de dos tipos de
procesos que difícilmente se dan de forma aislada: absorción (cuando se trata
fundamentalmente de procesos físicos como la retención por capilaridad) y
adsorción (cuando existe una interacción de tipo químico entre el adsorbente, en
este caso la arcilla, y el líquido o gas adsorbido, denominado adsorbato).
La capacidad de adsorción se expresa en porcentaje de absorbato con respecto a la
masa y depende, para una misma arcilla, de la sustancia de que se trate. La
absorción de agua de arcillas absorbentes es mayor del 100% con respecto al peso.
Hidratación e hinchamiento
La hidratación y deshidratación del espacio interlaminar son propiedades
características de las esmectitas, y cuya importancia es crucial en los diferentes
usos industriales. Aunque hidratación y deshidratación ocurren con independencia
del tipo de catión de cambio presente, el grado de hidratación sí está ligado a la
naturaleza del catión interlaminar y a la carga de la lámina.
La absorción de agua en el espacio interlaminar tiene como consecuencia la
separación de las láminas dando lugar al hinchamiento. Este proceso depende del
balance entre la atracción electrostática catión-lámina y la energía de hidratación del
catión. A medida que se intercalan capas de agua y la separación entre las láminas
aumenta, las fuerzas que predominan son de repulsión electrostática entre láminas,
8
lo que contribuye a que el proceso de hinchamiento pueda llegar a disociar
completamente unas láminas de otras. Cuando el catión interlaminar es el sodio, las
esmectitas tienen una gran capacidad de hinchamiento, pudiendo llegar a producirse
la completa disociación de cristales individuales de esmectita, teniendo como
resultado un alto grado de dispersión y un máximo desarrollo de propiedades
coloidales. Si por el contrario, tienen Ca o Mg como cationes de cambio su
capacidad de hinchamiento será mucho más reducida.
Plasticidad
Las arcillas son eminentemente plásticas. Esta propiedad se debe a que el agua
forma una envuelta sobre las partículas laminares produciendo un efecto lubricante
que facilita el deslizamiento de unas partículas sobre otras cuando se ejerce un
esfuerzo sobre ellas.
La elevada plasticidad de las arcillas es consecuencia, nuevamente, de su
morfología laminar, tamaño de partícula extremadamente pequeño (elevada área
superficial) y alta capacidad de hinchamiento.
Generalmente, esta plasticidad puede ser cuantificada mediante la determinación de
los índices de Atterberg (Límite Líquido, Límite Plástico y Límite de Retracción).
Estos límites marcan una separación arbitraria entre los cuatro estados o modos de
comportamiento de un suelo sólido, semisólido, plástico y semilíquido o viscoso
La relación existente entre el límite líquido y el índice de plasticidad ofrece una gran
información sobre la composición granulométrica, comportamiento, naturaleza y
calidad de la arcilla. Existe una gran variación entre los límites de Atterberg de
diferentes minerales de la arcilla, e incluso para un mismo mineral arcilloso, en
función del catión de cambio. En gran parte, esta variación se debe a la diferencia en
el tamaño de partícula y al grado de perfección del cristal. En general, cuanto más
pequeñas son las partículas y más imperfecta su estructura, más plástico es el
material.
Tixotropía
La tixotropía se define como el fenómeno consistente en la pérdida de resistencia de
un coloide, al amasarlo, y su posterior recuperación con el tiempo. Las arcillas
9
tixotrópicas cuando son amasadas se convierten en un verdadero líquido. Si, a
continuación, se las deja en reposo recuperan la cohesión, así como el
comportamiento sólido. Para que una arcilla tixotrópica muestre este especial
comportamiento deberá poseer un contenido en agua próximo a su límite líquido.
Por el contrario, en torno a su límite plástico no existe posibilidad de comportamiento
tixotrópico.
1.2.3 Clasificación
Los minerales arcillosos se clasifican, por su estructura en laminares y fibrosos. A su
vez el grupo laminar comprende los subgrupos de la caolinita (caolinita, dikita,
nacrita, haloisita), montmorillonita (montmorillonita, heidellita, nontronita), micas
(moscovita, biotita). Sus estructuras están formadas por la superposición de un gran
número de planos paralelos (hojosas) idénticos entre sí.
Los minerales arcillosos de estructura fibrosa están constituidos por las sepiolitas y
poligoskitas, en forma de fibras alargadas por la unión de unidades estructurales
simples, tetraédricas y octaédricas.
Las arcillas micáceas son las más abundantes de la corteza terrestre y las que se
emplean generalmente en la industria ladrillera.
Las arcillas se caracterizan:
a) Por el tamaño de las partículas.
b) Por el cambio de bases y absorción.
c) Por la fluidificación.
d) Por la plasticidad.
Tamaño de la partícula: Es inferior a una micra (µ = 0.001mm), por lo que tiene
una gran superficie, lo que favorece su plasticidad y fluidificación.
Cambio de bases y absorción: Las cargas periféricas de los cristales de la
arcilla están saturadas por elementos metálicos como Na, K, Ca, Mg, al ponerlos en
suspensión en el agua se producen cambios de bases, siendo el K, Na y Ca
fácilmente sustituibles, conservándolos después de secas. Se atribuye a la forma
10
laminar y pequeño tamaño de las partículas, por tener gran superficie, verificándose
en estas superficies de contacto las reacciones entre el caolín y el agua con los
fenómenos de capilaridad y tensión superficial, etc.
Fluidificación: La arcilla tiene la propiedad de mantenerse en suspensión en el
agua durante un cierto tiempo, depositándose lentamente en estratos. Esta
velocidad de sedimentación puede ser acelerada o retardada añadiéndole un
electrolito. Las arcillas en general tienen reacción alcalina, PH mayor de 7 y son
ricas en sustancias orgánicas (humus). Los electrolitos alcalinos aumentan la
fluidificación y desleimiento, mientras que los ácidos provocan la coagulación o
floculación.
Plasticidad: Se define en física como la propiedad de un cuerpo de conservar
una deformación permanente por la acción de una fuerza, llamándose plásticos a los
cuerpos que presentan un estado intermedio entre el estado sólido y líquido.
Las arcillas poseen la propiedad de ser plásticas a medida que se les añade agua,
pasando por un máximo y después disminuye al formarse una suspensión, por
separarse demasiado las laminillas arcillosas al interponerse el agua en su edificio
cristalino.
La plasticidad de las arcillas puede aumentarse añadiendo sustancias inorgánicas,
como el hidróxido carbonato y silicato sódico y orgánicas como el oxalato y el lactato
sódico, tanino, ácido oleico, humus y por el contrario puede disminuirse añadiendo
desgrasantes, sustancias no plásticas y en presencia de temperaturas elevadas.
Por su grado de plasticidad se clasifican en grasas, magras, secas, etc., según sean
mayores o menores las proporciones de impurezas
1.2.4 Proceso de elaboración de las arcillas.
Para la fabricación de los materiales cerámicos, las arcillas que se utilizan requieren
un proceso de elaboración, lo cual permite que se obtengan mejores piezas y de una
mayor calidad, los procesos que se llevan a cabo son:
11
Desecación: Las arcillas admiten de un 15-50% de agua para formar una masa
plástica.
1. Se elimina el agua intersticial de las partículas, aproximándose y produciendo una
retracción.
2. Se elimina el agua de plasticidad o película que rodea las partículas,
produciéndose un vacío y retracción menor que la anterior.
3. Se desprende el agua de absorción y capilar, produciéndose un vacío. Esta
eliminación de agua produce, una retracción y un vacío que en una pasta del 75%
de arcilla y 25% de agua es del 8% lineal y del 22.5% cúbica.
Cocción: Durante la cocción de las materias arcillosas se producen una serie de
transformaciones fisicoquímicas, variando sus estructuras químicas y cristalinas, lo
que se traduce en las propiedades que después alcanzan: Compacidad, resistencia
mecánica, etc.
1. De 0-400ºC: Eliminación de residuos de agua, quema la materia orgánica. El
material se dilata hasta los 100ºC, sufriendo después a 250ºC una retracción y
volviéndose después a dilatar. No se producen cambios químicos ni estructurales.
2. De 400-600ºC: Se desprende el agua químicamente combinada,
descomponiéndose la arcilla en óxidos, cesando la dilatación e iniciando la
contracción de volumen.
3. De 600-900ºC: Se forma un metacaolín muy inestable, tendiendo a formar alúmina
siendo muy hidroscópico.
4. De 900-1000ºC: En este período reacciona la alúmina con la sílice, formándose el
silicato alumínico SiO2.Al2O3, del que existen tres estados alotrópicos en la
naturaleza: Sillimanita, Andalucita y Distena.
5. Mayores de 1000ºC: El silicato SiO2.Al2O3 tiende a transformarse en
3Al2O3.2SiO2 (mullita de gran dureza, pequeño coeficiente de dilatación,
cristalizando en agujas muy finas).
6. Fusión: Las arcillas, a 1780ºC; La Sillimanita, a 1880 ºC y la Mullita, a 1930ºC.
Por el color que adquieren después de cocidas las arcillas y por su composición
química, se pueden según Seger:
a) Arcillas puras ricas en alúmina, dan productos refractarios de color blanco.
12
b) Arcillas ricas en alúmina y pobres en hierro, dan por cocción coloración amarilla o
gris, empleándose para fabricar lozas.
c) Arcillas pobres en alúmina y ricas en hierro. Por cocción adquieren color rojo
característico y elevando más la temperatura se vuelve violáceo y azul. Son las
arcillas más favorables para fabricar materiales de construcción, siendo la relación
entre la cantidad de alúmina y hierro igual a 3 la más favorable.
d) Arcillas pobres en alúmina, ricas en hierro y cal, como las margas arcillosas, dan
a baja temperatura coloración roja y a alta roja claro o blanco-amarillento, debido a la
formación de silicatos cálcicos y si se funden toman color verde o negro.
1.3 Productos cerámicos.
Se le llama productos cerámicos, a aquellos que adquieren consistencia pétrea por
procesos físicos, al cocer las tierras arcillosas, vidrios, los obtenidos por la fusión de
ciertos óxidos y aglomerantes, cuando se preparan con materiales simplemente
comprimidos o unidos por un aglomerante en frío a la temperatura ordinaria
mediante el proceso químico de fraguado.
Los materiales cerámicos son materiales inorgánicos no metálicos, constituidos por
elementos metálicos y no metálicos enlazados principalmente mediante enlaces
iónicos y/o covalentes. Las composiciones químicas de los materiales cerámicos
varían considerablemente, desde compuestos sencillos a mezclas de muchas fases
complejas enlazadas. (10)
Los materiales cerámicos son típicamente duros y frágiles con baja tenacidad y
ductilidad, son predominantemente de estructura cristalina. Se comportan
usualmente como buenos aislantes eléctricos y térmicos debido a la ausencia de
electrones conductores, normalmente poseen temperaturas de fusión relativamente
altas y, así mismo, una estabilidad relativamente alta en la mayoría de los medios
más agresivos debido a la estabilidad de sus fuertes enlaces. (11)
En general, los materiales cerámicos usados para aplicaciones en ingeniería pueden
clasificarse en dos grupos: materiales cerámicos tradicionales y materiales
cerámicos de uso específico en ingeniería. Normalmente, los cerámicos tradicionales
están constituidos por tres componentes básicos: arcilla, sílice y feldespato.
Ejemplos de cerámicos tradicionales son los ladrillos y tejas utilizados en la industria
de la construcción y las porcelanas eléctricas de uso en la industria eléctrica. Las
13
cerámicas ingenieriles, por el contrario, están constituidas por compuestos puro o
casi puros, tales como el óxido de aluminio (Al2O3), carburo de silicio (SiC), y nitruro
de silicio (Si3N4). (11).
1.3.1 Preparación y conformado de los productos cerámicos.
Los productos cerámicos fabricados por aglomeración de partículas pueden
conformarse mediante varios métodos en condiciones secas, plásticas o líquidas.
Los procesos de conformado en frío son predominantes en la industria cerámica,
pero los procesos de modelado en caliente también se usan con frecuencia.
Prensado, moldeo en barbotina y extrusión son los métodos de modelado de
cerámicos que se utilizan más comúnmente. (10).
Preparación de las pastas: Las tierras arcillosas empleadas en la fabricación de
ladrillos se amasan con un poco de agua, después de añadir algún desgrasante
(arena, carbón, etc.) y trituran mediante molinos de rulos o cilindros, por
acompañarles generalmente piedras, arena, etc. Para los productos cerámicos se
suelen preparar las tierras haciéndolas sufrir primero una meteorización,
exponiéndolas en capas de pequeño espesor a la acción de lluvias, para que las
disgreguen y laven. Por vía húmeda se preparan las arcillas por levigación,
poniéndolas en suspensión en el agua, con objeto de separar los productos no
deseados, esto se hace en unos grandes depósitos, en los cuales una serie de
rastrillos giratorios agitan la masa, recogiéndose en el fondo las impurezas y dando
salida a la papilla por un vertedero y es conducido a una fosa de sedimentación,
obteniéndose así la arcilla colada.
Por electroósmosis se prepara la arcilla pulverizada y puesta en suspensión en
agua, añadiendo un electrolito, sosa, carbonato sódico o silicato alcalino y haciendo
pasar una corriente eléctrica se deposita la arcilla en el ánodo, con poca agua (15).
La preparación por vía seca de las arcillas, es raramente usada, se reduce a la
pulverización y mezclado mediante malaxadores.
Amasado: Rústicamente se hace en las eras, vertiendo la arcilla en una pista
circular, amasándola con los pies o con caballería, describiendo una espiral desde el
centro hacia la periferia.
14
Industrialmente el amasado se hace en molinos de rulos o cilindros,
humedeciéndolas ligeramente para poder ser moldeadas. En alfarería se amasan
por medio de malaxadores, constituidas por un cilindro de eje vertical u horizontal, de
palastro o artesana, dentro del cual gira un árbol provisto de cuchillas y paletas
dispuestas en espiral.
Moldeo: En esta operación se le da a la arcilla la forma que ha de tener el producto
cerámico después de la cocción, pudiendo hacerlo a mano o a máquina. En ambos
casos hay que dar al molde mayores dimensiones, por experimentar las pastas una
contracción lineal del 1/10 al 1/7 en la desecación y cocción.
A. El moldeo a mano se practica vertiendo la arcilla amasada con consistencia muy
plástica en unos moldes llamados gradillas. El operario comprime la masa con las
manos y después pasa un rasero para eliminar el exceso de material.
Este moldeo puede hacerse sobre una superficie plana y enarenada del terreno
donde se va a desecar o en talleres cubiertos, sobre mesas. Para evitar la
adherencia de las arcillas a la gradilla y rasero, estos se humedecen si es magra y
se espolvorean de arena si es grasa. Los materiales fabricados a mano presentan
ciertas irregularidades de forma y son más porosos.
B. El moldeo a máquina puede hacerse con la pasta húmeda o seca. Con la pasta
húmeda se emplean máquinas llamadas de hilera, o galleteras, en las que se obliga
a salir la pasta mediante un helicoide o un par de cilindros por una boquilla de
sección rectangular, formándose un prisma continuo que se corta por medio de un
bastidor provisto de alambres. Modernamente, en las máquinas galleteras se hace el
vacío, pues se obtiene la ventaja de que se rompen menos piezas y se ahorra
combustible en la desecación y cocción.
C. El moldeo por prensas se usa si las piezas a fabricar tienen relieves y superficies
curvas los cuales no pueden darse con las máquinas de hilera.
D. El moldeo por colada se usa en la fabricación de losas y porcelanas, licuando las
pastas amasadas con poco agua por medio de álcalis.
Desecación: Tiene como objetivo eliminar de la pasta el agua de amasado, antes
de la cocción. La desecación debe practicarse de manera lenta y gradual, para evitar
alabeos y resquebrajaduras.
En los tejares se realiza este proceso poniendo los ladrillos primero de plano,
después de canto, apoyados de dos en dos, por dos aristas y finalmente se apilan al
15
cabo de dos o tres días, formando rejales de unas cinco o seis hiladas, colocando
cada una perpendicular a la inferior y dejando espacios. Estos rejales se resguardan
del sol y la lluvia. En algunas fábricas la desecación se verifica en secadores
situados en la parte alta de los hornos anulares. Las estufas de desecación son las
más aptas para la desecación producto que en estas se verifica una desecación
gradual, tardándose el proceso 24 horas.
Cocción: En esta fase de la fabricación se hace que la forma de los productos
permanezca inalterable. La cocción de los productos cerámicos se verifica
rústicamente en moles, e industrialmente en hornos intermitentes o continuos.
1.3.2 Tratamientos térmicos
El tratamiento térmico es un paso esencial en la fabricación de la mayoría de los
productos cerámicos. En esta subdivisión consideremos de los siguientes
tratamientos térmicos: secado y sinterizado
Secado y eliminación del aglutinante: El propósito del secado es eliminar el agua
del cuerpo cerámico plástico antes de someterlo a altas temperaturas. Generalmente
esto se lleva a cabo a menos de 100°C, y puede demorar más de 24 hs. La mayoría
de los cimentadores orgánicos pueden extraerse de las piezas cerámicas por
calentamiento en un rango de 200°C a 300°C, aunque algunos residuos
hidrocarbonados pueden requerir temperaturas superiores. (10).
Mecanismo de secado
El secado de un cuerpo arcilloso crudo es el mecanismo por el cual se elimina el
agua que lo humedece. El secado es necesario par que la cocción de un cuerpo se
realice adecuadamente. (15) Este es un fenómeno de superficie: el agua de
humedad debe migrar hacia la superficie para su evaporación. (14).
Este fenómeno ocurre en tres fases principales que ocurren cronológicamente:
1) Se elimina el agua que llena lo intersticios entre partículas; estas tienden a
aproximarse unas a otras produciéndose una primera contracción, es decir, el
volumen disminuye de forma proporcional al agua eliminada.
2) Se elimina el que constituye un velo que envuelve a las partículas. Continúa la
contracción de la pieza, pero no de forma proporcional al volumen de agua porque
comienzan a formarse poros.
16
3) Se elimina el agua que produjo el hinchamiento de las partículas coloidales, o
sea, el agua absorbida en los espacios interlaminares del retículo cristalino. En esta
fase se anula la contracción y se forman espacios vacíos proporcionales al agua
eliminada.
En conclusión, los fenómenos fundamentales que ocurren durante el secado son:
Movimiento del agua de dentro hacia fuera de la pieza, y disminución del volumen de
la pieza. (16)
La figura1 muestra la circulación del agua desde el interior del retículo arcilloso hacia
la superficie donde se forma la capa límite que entra en contacto con la corriente de
aire.
También se observa, en la figura 1.2 en una idealizada visión microscópica, la
presencia de moléculas bipolares de agua en los bordes de los granos de arcilla, de
ahí que se precise cierta energía en esta segunda etapa desecado.
A medida que avanza el secado, las partículas se van aproximando y la contracción
aumenta. (14)
Figura 1.2: Circulación de agua desde el interior del retículo arcilloso hacia la superficie
17
Figura 1.3: Presencia de moléculas bipolares de agua en los bordes de los granos de
arcilla.
Cinética de secado. Transferencia de masa y calor. Durante la primera fase del secado, el aire arrastra las moléculas de agua libre
situadas en la superficie de la pieza. Este arrastre da lugar a un movimiento
ascendente o flujo de agua libre hacia la superficie para llenar el espacio vacío
dejado por las moléculas de agua que han pasado a la atmósfera. La primera
humedad que pierde la arcilla es la última adicionada, es decir el agua libre que
ocupa los capilares, tal como se representa en las figuras 1.3 y 1.4.
Figura 1.4 - Representación esquemática de la forma en que se elimina el agua libre o
intersticial mediante el aire que circula sobre la pieza.
18
Figura 1.5 : Representación esquemática de la forma en que se elimina el agua libre o
intersticial mediante el aire que circula sobre la pieza.
La cantidad de agua evaporada por unidad de tiempo es constante en esta primera
fase, tal como puede verse en la figura 1.5. El rendimiento de evaporación se
mantendrá constante, mientras el agua fluya hasta la superficie con la misma
velocidad con que se evapora, lo cual solo sucederá mientras exista agua libre en el
interior de los capilares.
La velocidad de evaporación del agua en la superficie de la arcilla es mucho menor
que sobre la superficie libre del agua, debido a que existe una atracción entre el
agua y las partículas arcillosas que reduce sensiblemente la velocidad de
evaporación.
Figura 1.6 : Variación del rendimiento de secado en función del tiempo.
19
En el momento que se ha eliminado el agua libre o intersticial, se considera que ha
terminado (en ese punto o antes) la contracción de la pieza y ese punto se llama
“punto crítico” en la humedad residual de la arcilla.
A partir de este punto desciende el rendimiento del secado - la cantidad de agua
evaporada por unidad de tiempo - y se entra en la segunda fase del secado, el
mecanismo de secado en esta etapa es distinto de la etapa anterior.
A partir del punto crítico deja de fluir agua hacia la superficie, porque en la pieza ya
no existe agua libre.
Comienza la evaporación del agua ligada mediante fuerzas electrostáticas a la
superficie de las partículas arcillosas, siendo tanto más difícil dicha evaporación,
cuanto más cerca se encuentren las moléculas de agua de la superficie del cristal
arcilloso. A medida que avanza el secado, el rendimiento se reduce cada vez más
rápidamente.
Durante esta segunda fase de secado, el agua no se evapora en la superficie de la
pieza, sino en el interior de los capilares, en el mismo punto en que se encuentra
ligada a la partícula arcillosa. (14).
Sinterización:
El proceso por el cual se consigue que pequeñas partículas de un material se
mantengan unidas por difusión al estado sólido se llama sinterización. En la
fabricación de cerámicas este tratamiento térmico se basa en la transformación de
un producto poroso en otro compacto y coherente. El proceso consiste en la
formación de contactos entre partículas adyacentes. La formación de contacto entre
partículas es proporcional mtca * , donde t es el tiempo, m y c es una constante
característica de una partícula. En la Figura 1.7 se muestra la evolución de los
contactos entre partículas a lo largo del proceso de sinterización. (11)
20
Figura 1.7: Evolución de la micro estructura durante el proceso de sinterización.
Etapas del proceso de sinterización:
El proceso de sinterización en los materiales cerámicos pasa por 4 etapas
principalmente como son:
1 - El polvo suelto 2 - La fase inicial 3 - Fase intermedia 4- Fase Final
Figura 1.8: Etapas del proceso de sinterización:
Factores que intervienen en le proceso de Sinterización:
1. La superficie específica de los granos en contacto: A mayor superficie
especifica, la reacción tendrá lugar mas rápido. Triturando las partículas a los
tamaños más pequeños logramos este efecto.
2. El contacto entre las partículas: A mayor contacto entre las partículas, la
reacción que tendrá lugar será mas completa. Esto se puede lograr mediante la
consolidación con la presión de moldeo.
3. Tiempo de la residencia: Según la literatura, puede variar de 20 min. a 4 horas,
dependiendo de los aspectos antedichos.
21
4. La temperatura: Normalmente entre 900-1100 °C
Proceso de ceramización: Los procesos cerámicos, según Xavier Elías, se pueden
dividir en subetapas o subprocesos, llamados procesos de ceramización.
La primera operación que debe hacerse es la preparación de la arcilla ya sea
triturada o colocada en agua (podrido de la arcilla), posteriormente pasaríamos a la
fase de amasado donde se pone de manifiesto una de las principales características
de las arcillas que es la plasticidad culminado el amasado pasaríamos al moldeo de
las piezas que el mismo puede hacerse de dos formas principalmente por extrusión
o manualmente luego pasamos a una etapa de secado con el fin de extraerle el
agua de amasado para pasar a la etapa principal de la ceramización: la cocción que
consiste en someter el producto a una temperatura creciente hasta la viscosidad de
la fase liquida cohesiva y rigidiza el conjunto.
Desde el punto de vista cerámico, el material cocido puede definirse por un cuerpo
complejo compuesto de:
1. Fases cristalinas: que ya existían en las materias primas y permanecen
inalterables a lo largo del proceso.
2. Fase amorfa: desarrollada durante la cocción según la especie cerámica esta
fase pude oscilar de un 50% al 90%.
3. Fases cristalizadas: a partir del líquido. Depende de la naturaleza de la fase
amorfa y de la velocidad de enfriamiento.
Proceso de densificación
La densificación, según Xavier Elías, es la esencia del proceso cerámico.
En la cerámica convencional, entendiéndose esta como aquella cuya ceramización
tiene lugar con la fase liquida como promotor, las partículas, próximas una con otras,
gracias a la etapa de conformación, empieza a tender unos puentes (reacción en
estado sólido), ayudadas por las fuerzas del tipo de Vander Waals.
22
Figura 1.9 : Proceso de densificación.
Más tarde comienza la formación de la fase liquida aunque muy viscosa, a esta
temperatura y aumenta la superficie de contacto entre las partículas (figura 4a.)
En la medida que el líquido se va introduciendo en los intersticios aumenta la
contracción puesto que se van rellenando los poros y se entra de lleno en la fase de
densificación (figura 1.9 b.).
La diferencia en el desarrollo de esta etapa de densificación es la que catalogan las
cerámicas, o los procesos de densificación en:
Sinterizaciones
Ceramizaciones
Fusiones o vitrificaciones
Desde el punto de vista para el ahorro de energía en los materiales cerámicos
podemos decir que la primera etapa es una de las más importantes ya que la misma
ocurre a temperaturas más bajas.
1.4 Utilización de combustibles en la producción de ladrillos.
En la era actual la producción de ladrillos esta regida por el uso de combustibles,
que pueden ser, Gas natural, Coque de petróleo convencional y micronizado, Fuel,
Carbón o Biomasa entre otros.
En los momentos actuales en que vivimos es necesario que se aplique nuevos
23
conceptos encaminados a reducir el uso de estos combustibles y uno de ellos es la
Eficiencia Energética: que no es más que el conjunto de acciones que permiten el
ahorro de energía en todas sus tipos: eléctrica, térmica, etc. Es la habilidad de lograr
objetivos empleando la menor cantidad de energía posible. Es la capacidad de
alcanzar los mayores beneficios en el uso final de la energía con el menor impacto
sobre el medio ambiente
El uso de un combustible u otro en la industria de fabricación de productos
cerámicos dependerá de diferentes factores:
• Disponibilidad: combustibles como la biomasa, muy demandados en el sector
debido a sus características, tiene una disponibilidad intermitente que dificulta
muchas veces su consumo ya que, la industria necesita de un suministro regular.
• Distribución e infraestructura: en algunas zonas no existe la infraestructura
necesaria para el transporte y distribución de alguno de los combustibles como por
ejemplo el gas natural, que se subministra canalizado.
• Precio: es un factor determinante a la hora de consumir un combustible u otro, y no
sólo su precio puntual sino las variaciones que se prevén que éste pueda sufrir en
un futuro.
• Eficiencia ambiental: en los países donde existe una legislación restrictiva, este es
uno de los factores más importantes a tener en cuenta ya que la utilización de un
combustible puede llevar a la instalación a cumplir o no con la legalidad con el
consecuente riesgo de sanción y perjuicio para el Medio Ambiente.
• Eficiencia energética: la eficiencia energética que tiene uno u otro combustible
también puede ser una de las causas de su mayor o menor utilización en los hornos
de cocción del sector. No obstante, la poca información existente y la falta de
estudios suficientemente contrastados hacen que este sea un factor secundario a la
hora de elegir un combustible u otro.
24
Tabla1.1: Ventajas y desventajas de los combustibles.
COMBUSTIBLE VENTAJAS INCONVENIENTES
Gas natural
Emisiones al aire menores que el resto de combustibles
PCI elevado
Transporte cómodo y limpio
Precio elevado
La infraestructura necesaria no llega a todas las instalaciones
Coque de petróleo Precio bajo
Se puede mezclar con las arcillas
Disponibilidad
Se puede producir la emisión de partículas en el transporte y almacenamiento
Emisiones al aire moderadas
Elevado contenido de azufre (aunque las emisiones son catalizadas durante el proceso)
Coque micronizado
Precio bajo
El transporte y almacenamiento no genera la emisión de partículas
PCI más elevado que el coque convencional
Disponibilidad
Emisiones al aire moderadas
Elevado contenido en azufre (aunque las emisiones son catalizadas durante el proceso)
Fuel PCI elevado
Almacenamiento y transporte sin generación de emisiones
Emisiones al aire significativas en la combustión
Precio elevado
Complejidad de manipulación en la precombustión
Peligrosidad en el almacenamiento en instalaciones antiguas
Carbón Precio medio
Disponibilidad
Emisiones al aire elevadas
El almacenamiento y transporte puede generar una emisión de partículas elevada
Biomasa
No computa a nivel de emisiones de CO2 (ventaja respecto al protocolo de Kioto)
Su utilización es primada en muchos países
Precio elevado
Disponibilidad intermitente.
Generalmente no se utiliza en el proceso de cocción
25
Tabla1.2: Procesos en los que se utilizan los combustibles
COMBUSTIBLE PCI
(kcal/kg)
PROCESOS EN LOS QUE SE
UTILIZA EFICIENCIA
ENEREGETICA RESULTADOS ECONOMICOS
Gas Natural 11.600
Cocción En general, ofrece un buen rendimiento durante la combustión
Su precio varía en función del precio del petróleo.
Calderas
Auxiliares
Secado
Cogeneración
Coque de Petróleo
7.700 Cocción
En general Ofrece un buen rendimiento durante la combustión.
Precio menor que el resto de los combustibles. Puede variar en función del contenido en azufre, y el HGI.
Coque Micronizado
8.300 Cocción
El tamaño de partícula junto con la circulación del aire en el horno provoca que el reparto de calor sea más equivalente provocando un buen rendimiento.
El precio del micronizado se sitúa por encima del coque de petróleo y por debajo del resto de combustibles.
Fuel 9.700
Cocción Su baja temperatura de ignición provoca que deba calentarse previamente. Su comportamiento en combustión es bueno.
Costo Elevado. Su precio fluctúa en función del precio del petróleo. Cogeneración
Carbón
Depende del tipo
de carbón.
Cocción
Su bajo PCI junto con una generación de cenizas elevada hace que su eficiencia sea baja.
Su precio se sitúa entre el coque de petróleo y el gas.
Biomasa 2.831-4.541
Cocción Su bajo PCI hace que su eficiencia energética sea baja.
Su costo es elevado y variable debido
principalmente a su disponibilidad Secado
26
Algunas soluciones sencillas planteadas son:
• Mejora del diseño de hornos y secadores
• Recuperación del excedente de calor de los hornos
• Cogeneración
• Substitución del fuelóleo pesado y los combustibles sólidos por combustibles de
baja emisión
• Modificación de los cuerpos cerámicos
•La eficiencia en el consumo del combustible depende principalmente del diseño del
horno: los hornos continuos retienen por más tiempo el calor y utilizan el calor de los
ladrillos calientes, mientras los ladrillos crudos son precalentados por los gases de
evacuación. Los hornos intermitentes tienen que calentar todo el lote nuevamente,
cada vez que se cuece cada lote.
• La leña no debe emplearse más rápido de lo que puede renovarse. Por ello son
vitales las plantaciones de árboles de rápido crecimiento. Considerando su menor
valor calorífico, se necesita una mayor cantidad de árboles de rápido crecimiento
que de árboles de lento crecimiento. Sin embargo, tales plantaciones pueden ser
difíciles de mantener en regiones secas o cuando las lluvias fallan.
1.5 Los Fundentes.
Se conocen con el nombre de fundente a una amplia gama de productos químicos,
estos son componentes de bajo punto de fusión, que se combinan con los
aluminosilicatos presentes en las arcillas y producen cambios en las propiedades
mineralógicas de los nuevos productos de reacción, y que colateralmente traen
consigo la reducción de la temperatura y el tiempo de cocción, de esta forma
contribuyen al ahorro de energía durante la producción. Generalmente se conoce
que la sinterización comienza (cuando se emplean fundentes) a partir de los 850°C y
en casos muy específicos, alrededor de los 500°C. (19)
27
1.5.1 Utilización de aditivos fundentes.
El vidrio molido como fundente en la mezcla de arcilla.
El vidrio molido procedente de botellas y recipientes de vidrio es actualmente el
aditivo fundente más utilizado en la fabricación de ladrillos de cerámica. Se ha
comprobado que una adición entre un 5-10% de vidrio pulverizado a la masa de
arcilla influye en el mejoramiento de las propiedades de este material, sobre todo en
el incremento de la resistencia a la compresión, en la disminución de la absorción de
agua y por ende en su durabilidad. Investigaciones recientes han demostrado
además, que la temperatura de cocción puede ser reducida hasta en 100°C cuando
se adiciona vidrio molido en un rango del 10% en peso en la mezcla; por ende, se
reduce el consumo de energía en un 20% y debido a la reducción en el consumo de
energía por cada tonelada de vidrio reciclado utilizado en la mezcla se emite 72kg
menos de CO2 y se reducen en un 33% las emisiones de fluoruro de hidrógeno a la
atmósfera. (20)
El lodo rojo de aluminio o residuo de bauxita.
El lodo rojo de aluminio o residuo de bauxita es uno de los más importantes residuos
obtenido en grandes cantidades en las plantas productoras de aluminio. La
incorporación de este residuo a la mezcla de arcilla, que en este caso casi siempre
son suelos de mala calidad con deficiente contenido de esta (arcilla), mejora las
propiedades de los materiales cerámicos. La presencia en estos lodos de material
alcalino en un 4-5% es la que le provee al lodo rojo de aluminio la acción fundente.
(21)
El Silicato de Sodio.
El silicato de sodio es un eficiente y barato aditivo utilizado en la producción de
productos a base de arcilla. Se usa específicamente en la extrusión de ladrillos, tejas
y otros productos de arcilla cocida. Al adicionar este en la mezcla, disminuye la
cantidad de agua necesaria y aumenta la plasticidad de la misma , por lo que en la
etapa de cocción disminuye la cantidad de energía necesaria para eliminar la
humedad del ladrillo crudo.
28
Además de su efecto fundente, se ha demostrado que no perjudica las propiedades
de los ladrillos, todo lo contrario: debido a la disminución de la cantidad de agua en
la mezcla se reduce su porosidad y por tanto la capacidad de absorción de agua.
El Feldespato. El feldespato es un mineral que se encuentra muy frecuentemente dentro de la
composición química de las arcillas, pues se debe recordar que estas no son más
que un grupo de minerales que le aportan a estas y a los productos elaborados con
ellas sus propiedades finales. El feldespato se encuentra en proporciones entre un
25-55% en las mismas y actúa como un agente fundente bajando la temperatura de
fusión de las arcillas y del cuarzo durante la cocción.
Las propiedades fundentes de los materiales feldespáticos dependen de su
contenido de sílice libre y óxidos alcalinos, la relación entre el sodio y el potasio en
ellos, y la composición del cuerpo en el cual son introducidos. La acción fundente de
los materiales feldespáticos aumenta a medida que el punto de fusión disminuye,
con el incremento del contenido de óxidos alcalinos. La cantidad y el tipo de material
feldespático usado, además, dependen de la naturaleza del cuerpo cerámico
producido.
Los materiales feldespáticos usados en la producción de cerámicos incluyen
feldespato, sienita nefelina, aplita, pegmatitas feldespáticas, “cornish stone”, eurita, y
materiales feldespáticos manufacturados tales como escorias de horno de calidades
apropiadas. Para el uso en cerámicas, todos estos materiales necesitan ser molidos
a menos 200 mallas, y estar libres de calcita que emite dióxidos de carbono durante
el quemado. Mientras esto es una ventaja útil en la fundición de vidrio porque la
anima, esto es incompatible en la producción de cerámicas porque provoca
porosidad.
Tanto el feldespato sódico como el potásico son usados en cerámicas, sin embargo,
los feldespatos potásicos son preferidos. Los feldespatos grado cerámico contienen,
típicamente, 5-14% de K2O. El contenido de hierro debería generalmente ser bajo, si
bien materiales con alto contenido de hierro pueden ser usados donde el quemado
blanco no es importante. El feldespato potásico incrementa la traslucidez en los
cuerpos cerámicos mientras el sódico aumenta la expansión térmica produciendo
cuerpos más gruesos. Como fundente, el material feldespático primero disuelve la
arcilla, y a medida que la temperatura crece, los otros materiales hasta el pedernal.
29
Tanto el feldespato como la sienita nefelina actúan como fundente en porcelana
vítrea y semi-vítrea, lozas para paredes y pisos, sanitarios, porcelana eléctrica y en
lustres y esmaltes. También, por supuesto, contribuye con sílice al cuerpo cerámico.
La sienita nefelina tiene una acción fundente más importante que el feldespato
potásico. Cuando es usado en preferencia al feldespato potásico, es posible hacer
ahorros considerables de costos de energía porque son posibles menores
temperaturas de quemado.
El Bórax
En estudios realizados a ladrillos a base de arcilla con la adición de bórax se ha
comprobado que los compuestos del bórax decrecen el punto de fusión de las
arcillas, lo cual significa que estos ayudan a alcanzar la vitrificación a más bajas
temperaturas; además, mejora las propiedades de los ladrillos: incrementa la
densidad, disminuye la absorción de agua y la resistencia a la compresión se
incrementa considerablemente (24)
Carbonato de Calcio (CaCO3) como fundente.
Este mineral ejerce una acción fundente muy enérgica en las pastas cerámicas
rebajando la temperatura de cocción. Por acción del calor, se descompone en óxido
de calcio y desprende gas carbónico, por eso se usa también cuando se desea
obtener cerámica porosa. Si aparece en la arcilla como granos grandes, la cal
formada durante la cocción tiende a carbonatarse e hidratarse al salir del horno por
acción del medio ambiente, produciendo grietas en el interior y erosión en la
superficie de los productos como resultado del aumento de volumen. En las pastas
crudas actúa como antiplástico, aunque no reduce el encogimiento en el secado
tanto como la sílice. (24).
Dolomita
Génesis
La dolomita es un mineral bastante común en las rocas sedimentarias continentales
y marinas, se puede encontrar en capas de varios cientos de metros, y es uno de los
minerales mas difundidos en las rocas sedimentarias carbonatadas; se forma por la
acción del agua rica en magnesio, sobre depósitos calcáreos, en donde se produce
una progresiva substitución del calcio por el magnesio; a este proceso se le
denomina dolomitización, y es un caso concreto de sustitución en general o
30
metasomatismo (sustitución de una sustancia por otra); también se forma por
actividad hidrotermal.
Dolomitización
2 CaCO3 + Mg2+ → CaMg (CO3)2 + Ca2+
La dolomita ocurre principalmente como mineral esencial de las rocas sedimentarias
(dolomía) y sus equivalentes metamórficos (mármoles dolomíticos), mientras que la
ankerita ocurre comúnmente en formaciones con alto contenido de fierro (ferríferas o
ferrosas). En rocas magmáticas, tanto la dolomita como la ankerita son raras,
excepto en las carbonatitas (un tipo especial de lava).
Características físicas y químicas Su nombre se puso en honor al mineralogista francés Deodat Dolomieu (1750-1801). La dolomita es un carbonato doble de calcio y magnesio, su fórmula química es
CaMg (CO3)2; es más que una simple variante de caliza, contiene el 30.41% de
CaO, 21.86% de MgO y el 47.73% de CO2, en su forma más pura. Normalmente se
presenta en cristales romboédricos y por lo general estos cristales son de hábito
deformado, muy aplastados, curvos en forma de silla de montar o en formas
masivas, compactas o bien en forma de pequeñas geodas (en dolomías). Como
impurezas puede contener hierro y manganeso. Su color varía entre blanco, gris
rosado, rojizo, negro, a veces con matices amarillento, parduzco o verdusco,
predominando el incoloro o blanco grisáceo. Presenta un aspecto vítreo a perlado es
de transparente a translúcida. Tiene una dureza de 3.5 a 4, un peso específico de
2.9 g/cm3 y forma la roca denominada dolomita. (18).
Ambiente de formación
Por metasomatismo magnesiano de rocas calcáreas. También como mineral
filoniano hidrotermal, asociada a galena, blenda, pirita, fluorita, calcita, barita y
siderita, aunque normalmente menos abundante que ellos. Su formación data de la
era mesozoica .Es un mineral típico de ambientes sedimentarios donde se puede
formar por procesos muy variados: por precipitación directa a partir del agua del mar
y lagos; en ambientes evaporíticos, junto a yesos y otras sales; por sustitución del
calcio por magnesio durante la diagénesis tardía y de origen bioquímico y detrítico.
31
Figura 1.10: Cristales romboédricos de dolomita
La dolomita se emplea como fundente en los altos hornos y como fundente y
escorificante en la metalúrgica. Se emplea como refractarios básicos para la
extracción del magnesio metálico. En la industria se utiliza para la preparación de las
sales de magnesio
1.6 Especificaciones de los índices de calidad de los ladrillos según las
Normas Cubanas.
Resistencia a la compresión NC – 360 2006
El valor característico no será inferior a 10,0 MPa para los ladrillos macizos y
perforados, ni a 5,0 MPa para los ladrillos huecos que se utilicen en muros de
cargas.
Masa NC – 360 2006
La masa de los ladrillos perforados será como mínimo la indicada en la Tabla 2.
Tabla 2 — Masa de ladrillos perforados
Longitud (mm) Grueso(mm) Masa(g)
V NV
250 65 2550 2300
230 65 2000 1800
Cuando el grueso nominal de ladrillo no coincida con los indicados en la Tabla 2, se
tomará el valor más próximo.
La masa se determinará sobre una muestra de ladrillos con precisión de 1g,
desecando previamente las piezas de una temperatura comprendida entre 100 °C y
110 °C hasta un valor constante.
Ninguno de los ladrillo de la muestra deberá estar por debajo de los valores
comprendidos en la Tabla2.
32
Desconchados en el ladrillo cara vista NC – 360 2006
En una muestra de seis (6) elementos se deberá cumplir:
- El número de piezas desconchadas no será superior a 1.
- Ningún desconchado en las caras no perforadas tendrá individualmente una
dimensión media superior a 15 mm.
Tolerancias dimensionales NC – 360 2006
Para cada una de las dimensiones, las tolerancias admitidas son las siguientes:
Sobre el valor nominal (véase la tabla 3)
Tabla 3 — Tolerancia sobre el valor nominal
Dimensiones nominales(cm)
Tolerancia (mm)
V NV
25 ≥ L› 10 3 6
L ≤ 10 2 4
Sobre la dispersión (véase Tabla 4)
Tabla 4 — Tolerancia (mm) sobre la dispersión.
Dimensiones nominales(cm)
Tolerancia (mm)
V NV
25 L› 10 5 6
L ≤ 10 3 4
Los ladrillos manuales y rugosos, así como las piezas especiales, quedan exentos
de cumplir las tolerancias dimensionales.
Planeidad NC – 359 2006
Se medirán las flechas según NC 359 admitiendo las tolerancias indicadas en la
Tabla 5.
Tabla 5 — Tolerancia sobre la planeidad.
Longitud de la diagonal cm)
Tolerancia (mm)
V NV L› 30 4 6
33
30 ≥ L › 25 3 5
L ≤ 25 2 3
Los ladrillos manuales y rugosos así como las piezas especiales quedan exentos de
cumplir las tolerancias de planeidad.
Espesores mínimos de pared Los espesores mínimos de la pared del ladrillo se indican en la Tabla 6.
Tabla 6 — Espesores mínimos
Pared Tolerancia (mm)
V NV
Exterior vista 15 _
Exterior para revestir o no vista 10 6
Interior 5 5
Absorción NC – 359- 2006
La absorción de agua se determinará según la NC 359 para cada tipo de ladrillo el
fabricante deberá indicar, si se le solicita, el valor medio de la absorción que deberá
estar entre 8 % y 18 %.
Especificaciones de los índices de calidad de los ladrillos según las normas
UNE 67 – 019 – 96 (Española).
NORMA ESPECIFICACIONES
DE
ENSAYO
CARACTERÍSTICAS LADRILLO
CARA VISTA
LADRILLO
PARA
REVESTIR
EXFOLIACIONES O LAMINACIONES Ninguna Ninguna
FISURAS 1 Pieza fisurada
UNE 67-039
ESTRUCTURALES
DESCONCHADOS
1 Pieza desconchada
No se admitirá ningún
desconchado con dimensión
media superior a 15 mm en las
caras no perforadas
SOBRE EL
10 cm. < L 29 cm. 3 mm. 6 mm.
34
NORMA ESPECIFICACIONES
UNE 67-030 TOLERANCIAS
VALOR NOMINAL L 10 cm. 2 mm. 4 mm.
DIMENSIONALES
SOBRE LA 10 cm. < L 29 cm. 5 mm. 6 mm.
DISPERSIÓN
L 10 cm. 3 mm. 4 mm.
L > 30 cm. 4 mm. 6 mm.
UNE 67-030 PLANEIDAD 30 cm. L > 25 cm. 3 mm. 5 mm.
DE LA FORMA L 25 cm. 2 mm. 3 mm.
Pared exterior vista 15 mm. -
ESPESOR MÍNIMO DE LA PARED Pared exterior no
vista
10 mm. 6 mm.
Tabiques interiores 5 mm. 5 mm.
UNE 67-026
RESISTENCIA A COMPRESIÓN
100 daN/cm2 para ladrillos
macizos y perforados
50 daN/ cm2 para lad. huecos
utilizados en fábricas resistentes
Soga 260 mm.
Grueso 35
mm.
Grueso 52
mm.
Grueso 70
mm.
1.000 g.
1.500 g.
2.000 g.
-
1.350 g.
1.800 g.
UNE 67-019
OTRAS
MASA
Soga 260 mm.
Grueso 35
mm.
Grueso 52
mm.
Grueso 60
mm.
Grueso 70
mm.
1.500 g.
2.200 g.
2.550 g.
3.000 g.
-
2.000 g.
2.300 g.
2.700 g.
Ladrillos con absorción 16 %
Se admite una reducción en masa
del 4 % si 16 A < 18,
del 7 % si 18 A < 20 , ó
del 10 % si A 20
UNE 67-029
EFLORESCENCIA Ligeramente
eflorescido __
35
NORMA ESPECIFICACIONES
UNE 67-028 HELADICIDAD No heladizo __
UNE 67-019
COLOR
Los ladrillos esmaltados o coloreados en superficie, no experimentarán
variación sensible de color, ni alteración de la superficie esmaltada o
coloreada.
1.6.1 Comparación entre la NC – 360 2006 y la UNE 67 – 019 – 96.
Resistencia a la compresión:
Ambas contemplan los mismos valores de resistencia a compresión para ladrillos
macizos y perforados y para huecos que se utilicen en muros de carga.
Masa:
La diferencia fundamental es que en la UNE 67 – 019 – 96 se hace referencia a la
forma de colocación de los ladrillos y en la NC – 360 2006, no, pero los valores
tenidos en cuenta son aproximadamente iguales.
Desconchados en el ladrillo cara vista:
Ambas normas coinciden en valores y en las especificaciones tenidas en cuenta.
Tolerancias dimensionales:
Ambas normas coinciden en cuanto a las especificaciones, pero difieren en el rango
de Dimensiones nominales tanto en la Tolerancia sobre el valor nominal como en la
Tolerancia sobre la dispersión, la UNE 67 – 019 – 96 contempla
10 cm. < L 29 cm. y la NC – 360 2006 10 cm. < L 25 cm.
Planeidad:
Ambas normas coinciden en valores y en las especificaciones tenidas en cuenta.
Espesores mínimos de pared: Ambas normas coinciden en valores y en las especificaciones tenidas en cuenta.
36
Conclusiones parciales del capítulo
1. Los productos cerámicos son tan antiguos como las civilizaciones, y su
surgimiento tiene lugar en la historia antigua en el período de transición del
Mesolítico al Neolítico.
2. En cuba no se conoce la fecha precisa del surgimiento de la cerámica roja, pero
ya en 1617 se fabricaban ladrillos en la ciudad de Puerto Príncipe (Camagüey).
3. La producción de cerámica roja en Cuba se encuentra deprimida no
experimentando cambios significativos desde hace más de 20 años.
4. El uso de aditivos fundentes para la producción de materiales cerámicos resulta
una alternativa viable para reducir el consumo energético en su producción.
5. El uso de la Dolomía teniendo en cuenta su temperatura de descomposición
(700° C) puede resultar una aditivo fundente como fundente atractivo en la
producción de materiales cerámicos.
6. El proceso de sinterización resulta uno de los factores más importantes para ser
utilizada la dolomía como fundente en los materiales cerámicos.
7. Los factores que intervienen en el proceso de sinterización son: Superficie
específica de los granos en contacto; el tiempo de residencia y la temperatura.
8. Los combustibles que menor precio tienen son, el coque de petróleo y el coque
micronizado, mientras que el fuel y el biomasa tienen como inconveniente un
elevado precio.
37
40
CAPÍTULO II: DISEÑO DEL EXPERIMENTO. En el presente capítulo se explica el procedimiento llevado a cabo para realizar
las diferentes pruebas a las que fueron sometidas las muestras cerámicas.
2.1 Declaración de las variables Para el desarrollo de la investigación se realizó un diseño de experimento a
nivel de laboratorio donde se fabricaron probetas con diferentes dosificaciones
de arcilla y dolomita.
Para los ensayos se utilizaron los siguientes materiales:
Arcilla de la cantera de la “Mosa” en el municipio Manicaragua.
Dolomita de la cantera “Palenque” en el municipio Remedios.
Declaración de las variables independientes y sus niveles.
Tabla 2.1: Variables independientes y sus niveles.
Variables
Niveles
Alto Medio Bajo
Temperatura 800°C 750°C 700°C
% Aditivo 8 5 2
Finura 150 μm --- 72μm
Al establecer lo niveles se tuvieron en cuenta los siguientes criterios:
Temperatura º C: Los valores de temperatura fueron fijados teniendo en cuenta
valores máximos y mínimos a los puede ocurrir la sinterización cuando se
utiliza la dolomita como aditivo fundente.
% aditivo: Los valores fueron fijados a partir de los mejores resultados que se
han obtenido en trabajos anteriores como la Tesis de para optar por el grado
de máster del Ms. Yosvany Días Cárdenas y la Tesis de doctorado de la Dra.
Arq. Dania Betancourt Cura.
Tiempo: El tiempo de residencia se fijó teniendo en cuenta resultados de
trabajos anteriores como la Tesis de para optar por el grado de máster del Ms.
41
Yosvany Días Cárdenas y la Tesis de doctorado de la Dra. Arq. Dania
Betancourt Cura.
Finura: La finura se fijó teniendo en cuenta un tamaño de partículas que no
afecte la calidad de las piezas cerámicas, esta finura se obtuvo a partir de
trabajos anteriores como la Tesis de para optar por el grado de máster del Ms.
Yosvany Días Cárdenas
Declaración de las variables dependientes.
A. Resistencia a compresión.
B. Absorción de agua.
C. Densidad aparente.
2.2 Caracterización de las materias primas.
Ensayo de Granulometría.
Análisis granulométrico. (De ambos materiales).
Tabla 2.2: Análisis granulométrico de la arcilla empleada.
Muestra Fracción (mm) % retenido % acumulado
Arcilla
5 0 0
2 0 0
1 0 0
0,5 1,2 1,2
0,05 30,6 31,8
< 0.05 68,2 100
Tabla 2.3: Análisis granulométrico de la dolomita empleada.
Muestra Fracción (mm)
% retenido % acumulado
Dolomita
0.09 87.7 18
0.05 368.2 91.18
0.05 27.2 96.62
Fondo 2 485,1
42
Composición Química de las materias primas.
Se realizó en el Laboratorio Químico de la Empresa Geominera del Centro,
donde para determinar los % de SiO2, SO3 y PPI se utilizaron métodos
gravimétricos y para el Al2O3, CaO y MgO métodos volumétricos. El resto de
los análisis se hicieron por calorimetría.
Tabla 2.4: Composición química de la arcilla empleada.
Determinación % Arcilla
2SiO 49.56
32OAl 10.41
32OFe 10.73
2TiO 0.88
CaO 3.82
MgO 12.32
ONa2 1.39
2KO 0.22
52OP 0.07
MnO 0.16
3SO <0.10
PPI 9.04
3CaCO (%) 0
PPI: Pérdida que sufre la muestra a una temperatura de 1000ºC (puede ser:
agua, carbonato, materia orgánica, etc.)
43
Tabla 2.5: Composición química de la dolomita empleada.
Determinación % Dolomita
2SiO 0,9
32OAl 0,43
32OFe 0,065
OMn 0,005
2TiO 0,011
gOM 19,37
CaO 33,35
2CO 45,86
Total 99,991
La roca dolomita contiene 87,41 % del mineral dolomita y 11,12% del mineral
calcita y 1,41% de otros minerales que no se cuantificaron porque era muy
poca cantidad, pero si se identificaron son: arcilla, cuarzo, feldespato y óxidos
de Fe.
Resultados de ensayos de Rayos X
Comparación entre arcilla natural y tamizada.
Figura 2.1: Resultados de la comparación de fases en arcilla natural y sedimentada.
44
La arcilla usada tiene cierta fracción de partículas gruesas, con tamaño
superior a 0.707 mm, que aparentemente, no son minerales arcillosos, sino
material inerte que actúa como filler, que aporta principalmente a la textura de
la arcilla. Para el estudio de mineralogía este material grueso fue sedimentado
y extraído, para poder comparar por patrones de difracción de rayos X de la
arcilla completa y la fracción más fina. Los resultados se muestran en la
Figura 2.1
Los estudios mineralógicos indican una clara diferencia entre el material puro y
material al que se ha retirado el fino. Cuando se retira la fracción gruesa
pierden intensidad los picos de la fase de composición SiO2, específicamente
cuarzo, que supuestamente es prioritaria en la arena. La fracción fina, aunque
todavía tiene cierto contenido de cuarzo fino, brinda un diagrama que se
corresponde bastante bien con los diagramas de montmorillonita, y tiene ciertas
coincidencias con el de caolinita, lo que podría indicar la presencia de ambos
minerales en la arcilla.
2.3 Dosificaciones empleadas.
En el experimento se realizaron 3 combinaciones con 10 probetas cada una,
de ellas se utilizaron 6 para el ensayo de resistencia y 4 para el ensayo de
absorción.
Se combinaron la arcilla y la dolomita utilizando tres proporciones que son las
siguientes: 98% de arcilla y 2% de dolomita; 95% de arcilla y 5% dolomita; 92%
de arcilla y 8% de carbonato de calcio. Se utilizó también una muestra patrón
que estaba compuesta de un 100% de arcilla. El agua en cada una de las
combinaciones es del 10% de la mezcla
Se realizaron varias muestras:
1. Muestra patrón (MP-1) con 100% de arcilla.
2. Muestra (M-1) con 2% de Dolomita.
3. Muestra (M-2) con 5% de Dolomita.
4. Muestra (M-3) con 8% de Dolomita.
45
Tabla 2.6: Dosificaciones empleadas en la producción de las muestras.
Dosificaciones
Muestra % de arcilla % de aditivo % agua
MP - arcilla 1 0
0,1 M - 1 0,98 0,02
M - 2 0,95 0,05
M - 3 0,92 0,08
Tabla 2.7: PUC de las materias primas
Material Peso del
material (g) Volumen
(cm³) PUC (g/cm³)
Arcilla 74,26
50
1,4852
Aditivo 100 46,93 0,9386
Aditivo 200 52,34 1,0468
Para determinar las proporciones de cada material se siguieron los siguientes
pasos:
Determinación de los pesos unitarios compactados de cada material
empleado:
1. El volumen del recipiente utilizado fue de 50 cm3.
2. P: peso de los materiales.
3. V: volumen del recipiente utilizado para la determinación del peso unitario
compactado.
PUC: peso unitario compactado PUC =V
P
Utilizando todas las ecuaciones que se muestran a continuación para calcular
cada uno de los parámetros de las muestras se elaboró Hoja de cálculo en
46
Microsoft Office Excel que sirve como ayuda para tabular todos los resultados y
facilita el procesamiento de los datos:
Determinación del volumen del cilindro.
3
2
2
6854
2.414.3
4
cmcmcm
V
hd
V
Determinación del peso unitario del cilindro.
Se realizan los cálculos para cada una de las muestras de la siguiente forma y
tomando a continuación como ejemplo el cálculo realizado para la muestra:
Muestra # 1 (M-1)
02,098,0
02,098,0.
aPUCdolomitPUCarcillaPeso CU
Determinación del peso del cilindro.
Se aplica la fórmula para cada una de las muestras:
xVolumenPesoPeso CUC .
Determinación del peso de la mezcla.
Se aplica la fórmula para cada una de las muestras:
Mayoración Coef. x probetas De Cant. x PesoCmPeso
Cálculo para determinar la cantidad de cada material en la mezcla total.
Se hicieron los cálculos para determinar la cantidad de gramos de cada material en la mezcla, de la siguiente forma para cada muestra:
Cantidad de gamos por muestra:
Cantidad de arcilla = %arcilla x Peso m g
Cantidad de dolomita = %dolomita x Peso m g
Cantidad de agua = 10% x Peso m g
47
2.3.1 Procedimiento de fabricación de las muestras.
Moldes empleados. Características de las probetas.
Para el experimento se tomaron moldes con las siguientes dimensiones:
75mm de altura y 31mm de diámetro. Las probetas asumen dimensiones de
60mm de altura y 30mm de diámetro.
El pistón tiene 45mm de altura y 30mm de diámetro.
Figura 2.2: Molde empleado para la elaboración de las muestras.
2.3.2 Elaboración de las muestras.
El proceso de elaboración de las muestras comienza poniendo los materiales
en la estufa hasta que alcanzaron un peso constante, (la dolomita fue
tamizada por el tamiz # 100 (72μm) y #200 (150μm) y la arcilla se pasó por el
tamiz # 30) seguido a esto se pesaron las cantidades a utilizar y luego fueron
mezcladas durante
10min en seco, luego se le agrego el 10% de agua y se volvieron a mezclar
durante 10 min. En la mezcladora del laboratorio de materiales de la
construcción de la Facultad de Construcciones en la UCLV.
Figura 2.3: Arcilla tamizada. Figura 2.4: Dolomita tamizada.
48
Los moldes fueron engrasados y una vez que se les echó la mezcla se
compactó con 25 golpes en tres capas con un cilindro de madera, después
fueron colocados en la prensa con un pistón de acero y sometidos a una
presión de 12 MPa, luego se desarmaron con cuidado para evitar fisuras y
grietas en las probetas.
Figura 2.5: Mezcladora Figura 2.6: Prensa
El secado fue de tres días a temperatura ambiente en el laboratorio de suelos,
seguidamente se llevaron al horno de la Facultad de Agropecuaria donde se
sometieron a tres temperaturas 700°C, 750°C y 800°C fijando como tiempo de
residencia 3 horas.
2.4 Regímenes de temperatura utilizados en la cocción de las briquetas
Tomando al régimen de temperatura de la fábrica como referencia tratando
siempre darle razón al trabajo ejecutado en el laboratorio, y contando con un
horno programable que se encuentra en el laboratorio CIAP de la facultad
Agropecuaria de la UCLV se trabajó con 3 regímenes mostrados a continuación
mediante dibujos gráficos, buscando siempre la combinación más eficiente y
adecuada.
49
Figura 2.7: Régimen de quema.
Determinación de número de muestras:
A partir de trabajos anteriores se tomó un nivel de confianza de 5%, y se
obtuvo un coeficiente de variación de 0.03, luego se chequeó la precisión (P):
Como ejemplo tomamos el cálculo del número de muestras para el ensayo de
resistencia a compresión:
1.0026.06
13.203.0
n
tvP
El valor obtenido fue menor que la precisión del equipo (prensa digital) que es
de 0.1MPa. En otras palabras, se calcula el tamaño de muestra (n), partiendo
de la misma expresión, se obtiene:
612
22
p
tvn
Por lo tanto el valor fijado es correcto.
50
2.5 Cantidad de probetas por combinaciones realizadas.
Tabla 2.8: Combinaciones realizadas para cada finura.
Tiempo: 3 horas
Dosificación
TPF= 100 TPF=200
Temperatura
700°C 750°C 800°C 700°C 750°C 800°C
M - 1 con 2% 10 10 10 10 10 10
M - 2 con 5% 10 10 10 10 10 10
M-3 con un 8% 10 10 10 10 10 10
Total por temperatura 30 30 30 30 30 30
Total por tiempo 90 90
MP - arcilla 10 para cada temperatura (sin tener en cuanta TPF)
Total general 210
2.6 Ensayos al Producto Terminado.
2.6.1 Resistencia (después de la quema) a las 24 horas
Este ensayo se realiza consecutivamente a la quema, sometiendo las probetas
a una fuerza que provoca la ruptura, medida a través de una prensa digital
ubicada en el laboratorio de la ENYA en Santa Clara, obteniendo un valor de
resistencia a compresión a las 24 hrs.
El cálculo se hizo de la siguiente manera:
MPacmA
KnRupR ;10*
.2
Donde:
R: resistencia de las muestras en kPa.
Rup: Valor de fallo de la muestra en kN.
A: Área de la muestra en cm2.
51
Figura 2.8: Ensayo de compresión (Prensa Digital).
2.6.2 Ensayo de absorción.
Este ensayo se realiza con el objetivo de obtener la cantidad de agua en
porciento que es capaz de absorber el material. El procedimiento a seguir
según la NC 54-267 es el siguiente, se introducen las muestras en una estufa a
temperatura de 105 a 110°C por espacio de 24 horas, posteriormente se dejan
enfriar durante 5 minutos y se pesan, determinando su masa (masa seca).
Se colocan las muestras de canto en un recipiente y se cubren con agua hasta
aproximadamente 5 cm por encima de estas, manteniéndolas sumergidas
durante 24 horas, posteriormente se sacan y se secan superficialmente con un
paño y seguidamente se pesan determinándose su masa (masa húmeda).
Figura 2.9: Una probeta colocada en un recipiente de agua.
La absorción de cada muestra se calcula por la formula siguiente:
%,1001
12
M
MMA , donde:
52
A: Absorción de agua del ladrillo, (%).
1M : Masa seca del ladrillo, (g).
2M : Masa húmeda del ladrillo, (g).
2.6.3 Ensayo de densidad aparente.
El objetivo principal de este ensayo es conocer la relación existente entre la
masa y el volumen, de manera que se pesaron cada una de las muestras
después de realizada la quema y con ayuda del pie de rey se midieron sus
dimensiones, hallando su volumen. El cálculo de la densidad se hizo de la
siguiente manera:
).(,)(
)(33 cm
g
cmvolumen
gmasaDensidad
El valor obtenido de este ensayo según los expertos tiene mucha importancia
para estimar el comportamiento de la resistencia a compresión.
Figura 2.10: Una probeta colocada en una pesa digital.
53
53
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
Para el análisis de los resultados de la investigación, se realizó un estudio
experimental a nivel de laboratorio con las probetas cuyo proceso de
fabricación fue mostrado en el Capitulo II. Se hizo un análisis de lo ocurrido
para cada temperatura de cada una de las muestras dando los resultados de
una forma gráfica para su mejor comprensión.
3.1 Resultados obtenidos de las muestras. ¿Cómo influye el porciento de
aditivo?
A continuación se muestran los gráficos que resumen los resultados de los
ensayos realizados a las muestras, estos se obtienen mediante hojas de
cálculo Excel elaboradas como ayuda de diseño y que se muestran en el
Anexo 10.
3.1.1 Resultados del Ensayo de Resistencia.
Figura 3.1:Gráfico de Resistencia a compresión Vs % de aditivo para el Tamiz-100.
Temperatura 700°C
A esta temperatura de cocción la muestra que menos resistencia presentó fue
la patrón M-P (100% de arcilla) con un valor de 9.06 MPa. La muestra que
obtuvo el valor máximo de resistencia fue la M-2(5% de carbonato de calcio +
95% de arcilla) con una resistencia de 14.61Mpa.
54
Temperatura 750°C
A esta temperatura de cocción la muestra que menos resistencia presentó fue
la patrón M-P (100% de arcilla) con un valor de 10.33 MPa. La muestra que
obtuvo el valor máximo de resistencia fue la M-2 (5% de carbonato de calcio +
95% de arcilla) con una resistencia de 16.14Mpa.
Temperatura 800°C
A esta temperatura de cocción la muestra que menos resistencia presentó fue
la patrón M-P (100% de arcilla) con un valor de 11.89 MPa. La muestra que
obtuvo el valor máximo de resistencia fue la M-2 (5% de carbonato de calcio +
95% de arcilla) con una resistencia de 16.82Mpa.
Figura 3.2: Gráfico de Resistencia a compresión Vs % de aditivo para el Tamiz- 200.
Temperatura 700°C
A esta temperatura de cocción la muestra que menos resistencia presentó fue
la patrón M-P (100% de arcilla) con un valor de 9.06MPa La muestra que
obtuvo el valor máximo de resistencia fue la M-2 (5% de carbonato de calcio +
95% de arcilla) con una resistencia de 14.72Mpa.
Temperatura 750°C
A esta temperatura de cocción la muestra que menos resistencia presentó fue
el patrón M-P (100% de arcilla) con un valor de 10.33 MPa. La muestra que
55
obtuvo el valor máximo de resistencia fue la M-2 (5% de carbonato de calcio +
95% de arcilla) con una resistencia de 16.35Mpa.
Temperatura 800°C
A esta temperatura de cocción la muestra que menos resistencia presentó fue
la patrón M-P (100% de arcilla) con un valor de 11.89MPa. La muestra que
obtuvo el valor máximo de resistencia fue la M-2 (5% de carbonato de calcio +
95% de arcilla) con una resistencia de 16.87Mpa.
Como se observa los mejores resultados de resistencia a compresión se
obtienen con la M-2, (5% de dolomita + 95% de arcilla.) y a una temperatura
de 800°C, esto responde a la bibliografía revisada de autores como Javier
Andrés Muñoz y Rodrigo Arbey que plantean que el valor máximo de la
velocidad de la sinterización de las arcillas comienza a los 800°C, otros
autores como Dania Betancourt, Yosvany Díaz y Fernando Martirena plantean
que carbonatos como la dolomita y calcita cuando son utilizados en pequeñas
proporciones como fundentes mejoran la resistencia a compresión de los
materiales cerámicos debido a que pueden formarse otras fases mineralógicas
(anortita, gelenita, seudomollita) que aportan mayor resistencia.
Estos resultados positivos también se reflejan en la densidad aparente ya que
la relación entre estos parámetros es directamente proporcional.
3.1.2 Resultados del Ensayo de Densidad Aparente.
56
Figura 3.3 :Gráfico de Densidad aparente Vs % de aditivo para el Tamiz – 100.
Temperatura 700°
A esta temperatura de cocción la muestra que menos densidad presentó fue la
patrón M-P (100% de arcilla) con un valor de 1.65g/cm³. La muestra que obtuvo
el valor máximo de densidad fue la M-2 (5% de carbonato de calcio + 95% de
arcilla) con una resistencia de 1.90g/cm³.
Temperatura 750°C
A esta temperatura de cocción la muestra que menos densidad presentó fue la
patrón M-P (100% de arcilla) con un valor de1.72g/cm³. La muestra que obtuvo
el valor máximo de densidad fue la M-2 (5% de carbonato de calcio + 95% de
arcilla) con una resistencia de 1.99g/cm³.
Temperatura 800°C
A esta temperatura de cocción la muestra que menos densidad presentó fue la
patrón M-P (100% de arcilla) con un valor de 1.78g/cm³.. La muestra que
obtuvo el valor máximo de densidad fue la M-2 (5% de carbonato de calcio +
95% de arcilla) con una resistencia de 2.10g/cm³.
Figura 3.4: Gráfico de Densidad aparente Vs % de aditivo para el Tamiz – 200.
57
Temperatura 700°C
A esta temperatura de cocción la muestra que menos densidad presentó fue la
patrón M-P (100% de arcilla) con un valor de 1.65g/cm³. La muestra que obtuvo
el valor máximo de densidad fue la M-2 (5% de carbonato de calcio + 95% de
arcilla) con una resistencia de 2.01g/cm³.
Temperatura 750°C
A esta temperatura de cocción la muestra que menos densidad presentó fue la
patrón M-P (100% de arcilla) con un valor de1.72g/cm³. La muestra que obtuvo
el valor máximo de densidad fue la M-2 (5% de carbonato de calcio + 95% de
arcilla) con una resistencia de 2.05g/cm³.
Temperatura 800°C
A esta temperatura de cocción la muestra que menos densidad presentó fue la
patrón M-P (100% de arcilla) con un valor de 1.78g/cm³. La muestra que obtuvo
el valor máximo de densidad fue la M-2 (5% de carbonato de calcio + 95% de
arcilla) con una resistencia de 2.17g/cm³.
3.1.3 Resultados del Ensayo de Absorción.
58
Figura 3.5 :Gráfico de % de absorcion Vs % de aditivo para el Tamiz – 100.
Temperatura 700°C
A esta temperatura de cocción la muestra que menos porciento de absorción
presentó fue la M-2 (5% de carbonato de calcio + 95% de arcilla) con un valor
de 14.37%. La muestra que obtuvo el valor máximo de absorción fue la patrón
M-P (100% de arcilla) con una absorción de 15.51%.
Temperatura 750°C
A esta temperatura de cocción la muestra que menos porciento de absorción
presentó fue la M-2 (5% de carbonato de calcio + 95% de arcilla) con un valor
de 14.80%. La muestra que obtuvo el valor máximo de absorción fue la patrón
M-P (100% de arcilla) con una absorción de 15.62%.
Temperatura 800°C
A esta temperatura de cocción la muestra que menos porciento de absorción
presentó fue la M-2 (5% de carbonato de calcio + 95% de arcilla) con un valor
de 14.04%. La muestra que obtuvo el valor máximo de absorción fue la patrón
M-P (100% de arcilla) con una absorción de 14.89%.
Figura 3.6: Gráfico de % de absorcion Vs % de aditivo para el Tamiz – 200.
59
Temperatura 700°C
A esta temperatura de cocción la muestra que menos porciento de absorción
presentó fue la M-2 (5% de carbonato de calcio + 95% de arcilla) con un valor
de 14.45%. La muestra que obtuvo el valor máximo de absorción fue la patrón
M-P (100% de arcilla) con una r absorción de 15.51%.
Temperatura 750°C
A esta temperatura de cocción la muestra que menos porciento de absorción
presentó fue la M-2 (5% de carbonato de calcio + 95% de arcilla) con un valor
de 14.58%. La muestra que obtuvo el valor máximo de absorción fue la patrón
M-P (100% de arcilla) con una absorción de 15.62%.
Temperatura 800°C
A esta temperatura de cocción la muestra que menos porciento de absorción
presentó fue la M-2 (5% de carbonato de calcio + 95% de arcilla) con un valor
de 14.31%. La muestra que obtuvo el valor máximo de absorción fue la patrón
M-P (100% de arcilla) con una absorción de 14.89%.
Como podemos observar los mejores resultados de absorción se obtienen con
la
M-2, (5% de dolomita + 95% de arcilla.) y a una temperatura de 800°C, esto se
debe a que los poros capilares son mucho más pequeños producto de la
acción de la dolomita como fundente, esto también se encuentra registrado en
artículos de autores como Cultrone y Mayoral.
60
3.2 Resultados obtenidos de las muestras. ¿Cómo influye la finura?
3.2.1 Resultados del Ensayo de Resistencia.
a) b)
c)
Figura 3.7: Influencia de la finura Vs % de aditivo,respecto a resitencia a compresión
a) 2% de aditivo,b) 5% de aditivo, c)8% de aditivo.
2% de Aditivo
De las muestras que contienen este porciento de aditivo la que mayor
resistencia a compresión presenta es la quemada a una temperatura de
800°C con finura de 72μm (T-200) y tiene un valor de 15.71Mpa.La muestra
que menor valor presenta es la quemada a una temperatura de700°C con
finura de150 μm (T-100) y tiene un valor de 10.31Mpa.
5% de Aditivo
De las muestras que contienen este porciento de aditivo la que mayor
resistencia a compresión presenta es la quemada a una temperatura de
800°C con finura de 72μm (T-200) y tiene un valor de 16.87Mpa.La muestra
61
que menor valor presenta es la quemada a una temperatura de 700°C con
finura de 150 μm (T-100) y tiene un valor de 14.61Mpa.
8% de Aditivo
De las muestras que contienen este porciento de aditivo la que mayor
resistencia a compresión presenta es la quemada a una temperatura de
800°C con finura 72μm
(T-200) y tiene un valor de 16.18Mpa.La muestra que menor valor presenta es
la quemada a una temperatura de 700°C con finura de 150 μm (T-100) y tiene
un valor de 13.54Mpa.
Como podemos observar los mejores resultados de resistencia se obtienen
con la finura de 72 μm y a la temperatura de 800°C, debido a que hay mayor
superficie de contacto entre las partículas lo que favorece una mayor
sinterización entre las partículas de dolomita y arcilla. Lo cual también se refleja
en los resultados obtenidos de densidad aparente.
62
3.2.2 Resultados del Ensayo de Densidad Aparente.
a) b)
c)
Figura 3.8: Influencia de la finura Vs % de aditivo, respecto a densidad aparente a)
2% de aditivo,b) 5% de aditivo, c)8% de aditivo
2% de Aditivo
De las muestras que contienen este porciento de aditivo la que mayor
densidad aparente presenta es la quemada a una temperatura de 800°C con
finura de 72μm (T-200)) y tiene un valor de 1.89g/cm³.La muestra que menor
valor presenta es la quemada a una temperatura de 700°C con finura de150
μm (T-100 y tiene un valor de 1.78 g/cm³.
5% de Aditivo
De las muestras que contienen este porciento de aditivo la que mayor
densidad aparente presenta es la quemada a una temperatura de 800°C con
finura de 72μm (T-200) y tiene un valor de 2.17g/cm³.La muestra que menor
valor presenta es la quemada a una temperatura de 700°C con finura de 150
μm (T-100) y tiene un valor de 1.90 g/cm³.
63
8% de Aditivo
De las muestras que contienen este porciento de aditivo la que mayor
densidad aparente presenta es la quemada a una temperatura de 800°C con
finura de72μm
(T-200) y tiene un valor de 2.11g/cm³.La muestra que menor valor presenta es
la quemada a una temperatura de 700°C con finura de 150 μm (T-100) y tiene
un valor de 1.86 g/cm³.
3.2.3 Resultados del Ensayo de Absorción.
a) b)
c)
Figura 3.9 Influencia de la finura Vs % de aditivo, respecto a % de absorción a) 2% de
aditivo,b) 5% de aditivo, c)8% de aditivo.
2% de Aditivo
De las muestras que contienen este porciento de aditivo la que mayor % de
absorción presenta es la quemada a una temperatura de 700°C con finura de
150 μm (T-100) y tiene un valor de 15.94%La muestra que menor valor
presenta es la quemada a una temperatura de 700°C con esta misma finura y
tiene un valor de 14.66%
64
5% de Aditivo
De las muestras que contienen este porciento de aditivo la que mayor % de
absorción presenta es la quemada a una temperatura de 750°C con finura de
150 μm (T-100) y tiene un valor de 14.80%La muestra que menor valor
presenta es la quemada a una temperatura de 800°C con finura de 72μm (T-
200) y tiene un valor de 14.31%.
8% de Aditivo
De las muestras que contienen este porciento de aditivo la que mayor % de
absorción presenta es la quemada a una temperatura de 750°C con finura de
150 μm (T-100) y tiene un valor de 15.07%La muestra que menor valor
presenta es la quemada a una temperatura de 800°C con esta misma finura de
y tiene un valor de 14.16%.
Como se puede ver las muestras elaboradas con finura de 72μm presentan
menores porcientos de absorción esto obedece a que al haber mayor reacción
de las partículas de dolomita el tamaño de los poros es inferior, por lo cual la
absorción disminuye.
65
Conclusiones parciales del capítulo
1. Las muestras con un 5% de adición de dolomita fueron las que mejores
resultados mostraron en los ensayos de resistencia a la compresión,
densidad aparente y % absorción.
2. Las muestras tienden a su valor máximo de resistencia a compresión, con
una temperatura de quema de 800 ºC
3. El valor máximo de resistencia a compresión fue de 16.87Mpa, a una
temperatura de quema de 800ºC, con 5 % de adición de dolomita y finura
inferior a 72 micras.
4. A la temperatura de quema de 800ºC las muestras con 5% de dolomita
alcanzaron un incremento de un 41.46% por encima de la muestra patrón
(100% de arcilla) en la resistencia a la compresión.
5. En el rango de temperatura de quema de 700°C – 800°C, medida esta
aumenta, aumenta la resistencia a la compresión de las briquetas con
adicción de dolomita.
6. El coeficiente de variación de la absorción media de las muestras varia
entre 0.01 y 0.05.
7. En la gran mayoría de las muestras se cumple con las especificaciones de
absorción de agua teniendo un comportamiento similar a la muestra patrón
y cumpliendo con las especificaciones de la norma cubana, siendo notable
que ningún valor medio sobrepasó el límite establecido por dicha norma.
66
66
CONCLUSIONES GENERALES
1. El uso de aditivos fundentes para la producción de materiales cerámicos
resulta una alternativa viable para reducir el consumo energético en su
producción.
2. El uso de la Dolomía teniendo en cuenta su temperatura de descomposición
(700° C) puede resultar una aditivo fundente atractivo en la producción de
materiales cerámicos.
3. El proceso de sinterización resulta uno de los factores más importantes para
ser utilizada la dolomía como fundente en los materiales cerámicos.
4. Las muestras con un 5% de adición de dolomita fueron las que mejores
resultados mostraron en los ensayos de resistencia a la compresión,
densidad aparente y %absorción.
5. En el rango de temperatura de quema de 700°C – 800°C, a medida que
aumenta la temperatura, la resistencia a la compresión de las probetas
con adicción de dolomita se incrementa.
6. Se demuestra que a mediada que la finura del aditivo es mayor aumenta la
calidad del producto terminado.
67
67
RECOMENDACIONES
1. Continuar el estudio con temperaturas por encima de 800°C con el objetivo
de evaluar los resultados a mayores temperaturas.
2. Continuar el estudio para evaluar el tiempo de sinterización.
3. Realizar el estudio de la micro estructura para identificar las fases
mineralógicas que influyen en la calidad del producto terminado.
4. Evaluar la durabilidad de las muestras con adición de dolomita como
fundente.
5. Estudiar la posibilidad de realizar un escalado de producción real de ladrillos
con adición de dolomita como fundente.
67
68
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. (2010) Cerámica.
2. LÓPEZ, N. Historia de la Cerámica.
3. SUÁREZ, M. V. (2000) Historia de la Cerámica.
4. Historia de la Cerámica.
5. (2005) Cocción de Cerámica. Historia.
6. MORALES, G. (2001) El Ladrillo: Construyendo Diversas Realidades
Sociales. Revista técnica de la Construcción. Corporación de Desarrollo
Tecnológico. Cámara Chilena de la construcción.
7. (2004) Cerámica Artística y Acuarelas. Cerámica: Glosario básico.
8. TORAYA, J. D. L. C. (Ed.) (1993) La Industria cubana de Materiales de
Construcción, La Habana, Cuba, Ministerio de la Industria de Materiales de
la Construcción. .
9. RODRÍGUEZ, N. B. (2008) Producción de cerámica roja en Cuba.
10. CHAO, F. M. (2007) Construyen en Santa Cruz del Norte la mayor
fábrica de pisos de cerámica de Cuba. El habanero digital.
11. SERRANO, B. A. P. Y. J. L. (2002) Maestría en Ciencias de la
Ingeniería. Mención Aeroespacial. Mecánica de los Materiales Avanzada
Materiales cerámicos y vidrio.
12. ESTRADA, V. E. D. N. Y. C. Mecánica avanzada de los materiales
cerámicos y vidrios.
13. RODRÍGUEZ, R. T. D. (2002) Arcillas cerámicas: una revisión de sus
distintos tipos, significados y aplicaciones. Boletín de la sociedad española
de Cerámica y vidrio.
14. ROMERO, E. G. Las arcillas, Propiedades y usos., Depto. Cristalografía
y Mineralogía.
15. ELÍAS, X. (2001) La fabricación de los materiales cerámicos.
Optimización de procesos cerámicos industriales.
16. Mecanismo de secado de los productos cerámicos.
17. GÜETO, J. M. (2005) Tecnología de los materiales cerámicos.
18. ELÍAS, X. (2001) Introducción al comportamiento de las pastas
cerámicas. Optimización de procesos cerámicos industriales.
19. Perfil de mercado de la dolomita.
69
20. Betancourt, D., Martirena, F., Day, R., & Diaz, Y. (2007). Influencia de la
adición de carbonato de calcio en la eficiencia energética de la producción
de ladrillos de cerámica roja (2005) Sodium silicate-Extrusion additive for
clay products.
21. D.W, T. (2005) Small Scale Manufacture of Burned Building Brick.
22. AUTORES, C. D. (2005) Evaluación de mezclas de arcillas de la región
de Centeno Moa.
23. (2006) Prevención de la contaminación en el sector cerámico estructural.
Centro de Actividad Regional para la Producción Limpia (CAR/PL) Plan de
Acción para el Mediterráneo.
24. ANDALUCÍA, J. D. (2005) Guía de notificación de las emisiones de la
industria de fabricación de elementos de construcción.
25. REGIONAL, I. D. F. (1999) Estudio Medioambiental del sector de los
materiales.
26. NC – 360 2006.
27. NC – 359 2006.
28. UNE 67-019-96.
70
70
BIBLIOGRAFÍA
1. Historia de la Cerámica.
2. Mecanismo de secado de los productos cerámicos.
3. Perfil de mercado de la dolomita.
4. (1996) UNE 67-019-96.
5. (2000) Manual de buenas prácticas. Eficiencia energética.
6. (2004) Nueva Política de Producción: Reducen Contaminación en
Fábricas de Ladrillos. Revista Bit.
7. (2004) Cerámica Artística y Acuarelas. Cerámica: Glosario básico.
8. (2005) Cocción de Cerámica. Historia.
9. (2005) Sodium silicate-Extrusion additive for clay products.
10. (2006) Prevención de la contaminación en el sector cerámico
estructural. Centro de Actividad Regional para la Producción
Limpia (CAR/PL) Plan de Acción para el Mediterráneo.
11. (2010) Cerámica.
12. A. H. DE AZA, X. T., J. L. RODRÍGUEZ, P. PENA (2004) Estudio
del proceso de sinterización reactiva en sistemas con dolomita
mediante termodifractometría de neutrones. Boletín de la sociedad
española de Cerámica y Vidrio, 43.
13. A., M. (2003) Low-temperature fabrication of anorthite ceramics
from kaolinite and calcium carbonate with boron oxide addition.
Ceramics International 29.
14. ANDALUCÍA, J. D. (2005) Guía de notificación de las emisiones de
la industria de fabricación de elementos de construcción.
15. AUTORES, C. D. (2005) Evaluación de mezclas de arcillas de la
región de Centeno Moa.
16. CHAO., F. M. (2007) Construyen en Santa Cruz del Norte la mayor
fábrica de pisos de cerámica de Cuba. El habanero digital.
17. CRISTINA IAFLGLIOLA, R. O. (2007) Sisrema de investigación de
esmaltes ¨Método de la Grilla¨de Ian Currie.
18. D.W, T. (2005) Small Scale Manufacture of Burned Building Brick.
71
19. DANIA BETANCOURT, F. M., ROBERT DAY, YOSVANY DIAZ
(2007) Influencia de la adición de carbonato de calcio en la
eficiencia energética de la producción de ladrillos de cerámica roja.
20. ELÍAS, X. (2000) La cerámica como tecnologías para la
valorización de residuos.
21. ELÍAS, X. (2004) Generación de Residuos y Valoración.
22. ESTRADA, V. E. D. N. Y. C. Mecánica avanzada de los materiales
cerámicos y vidrios.
23. G, C. (2004) Influence of Mineralogy and firing temperatures on the
porosity of bricks. Journal of the European Ceramic, 547-564.
24. G., C. (2004) Mineralogical and Physical Behaviour of Solid Bricks
with Additives. Journal of the European Ceramic.
25. GÜETO, J. M. (2005) Tecnología de los materiales cerámicos.
26. JAVIER ANDRÉS MUÑOZ CHAVES, R. A. M. M., PAULINO MANCILL, JORGE ENRIQUE RODRÍGUEZ PÁEZ (2007) Estudio del procesamiento cerámico de ls arcillas de la Vereda ¨La codicia ¨(Guapi, Colombia) para potencializar su uso en la elaboracion de piezas cerámicas. Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia. Medellín , Colombia, Universidad de Antioquia
27. LÓPEZ, N. Historia de la Cerámica.
28. M. F. GAZULLA, M. P. G., M. ORDUÑA, G. SILVA (2005)
Caracterización química, mineralógica y térmica de boratos
naturales y sintéticos. Boletín de la sociedad española de
Cerámica y Vidrio 44.
29. M. VÁZQUEZ, J. J.-M. (2009) Aplicabilidad de las margas de la
Cordillera Bética (sur de la provincia de Jaén) para la fabricación
de baldosas cerámicas prensadas. Materiales de Construcción.
30. MORALES, G. (2001) El Ladrillo: Construyendo Diversas
Realidades Sociales. Revista técnica de la Construcción.
Corporación de Desarrollo Tecnológico. Cámara Chilena de la
construcción.
31. NÁPOLI, V. E. D. (2004) Mecánica avanzada de los materiales
cerámicos y vidrios.
32. PARTNERS. A. W. A. Sulphate Attack.
33. PIÑEIRO, M. C. (2005) Procesos de producción más limpia en
ladrilleras de Arequipa y Cuzco.Diagnóstico Situacional. Preparado por
PRAL. Lima, Perú.
34. REGIONAL, I. D. F. (1999) Estudio Medioambiental del sector de
los materiales.
35. RODRÍGUEZ, N. B. (2008) Producción de cerámica roja en Cuba.
72
36. RODRÍGUEZ, R. T. D. (2002) Arcillas cerámicas: una revisión de
sus distintos tipos, significados y aplicaciones. Boletín de la
sociedad española de Cerámica y vidrio.
37. ROMERO, E. G. Las arcillas, Propiedades y usos., Depto.
Cristalografía y Mineralogía.
38. SERRANO, B. A. P. Y. J. L. (2002) Maestría en Ciencias de la
Ingeniería. Mención Aeroespacial. Mecánica de los Materiales
Avanzada Materiales cerámicos y vidrio.
39. SOSTENIBLES, C. D. P. D. T. (2006) Concepto de Eficiencia
Energética.
40. STANDARDS, C. N. B. O. (2005) Ladrillos cerámicos de arcilla
cocida-Requisitos Calle E No. 261 Vedado, Ciudad de La Habana.
Cuba, Oficina Nacional de Normalización. NC – 360 2006.
41. STANDARDS, C. N. B. O. (2006) Ladrillos y bloques cerámicos de
arcilla cocida-Métodos de ensayo. Calle E No. 261 Vedado,
Ciudad de La Habana. Cuba, Oficina Nacional de Normalización.
NC – 359 2006.
42. SUÁREZ, M. V. (2000) Historia de la Cerámica.
43. TORAYA, J. D. L. C. (Ed.) (1993) La Industria cubana de
Materiales de Construcción, La Habana, Cuba, Ministerio de la
Industria de Materiales de la Construcción.
44. VLAK., L. H. V. (Ed.) (1991) Materiales para Ingeniería, S.A.
México – España – Argentina – Chile, Compañía Editorial
Continental.
73
73
Anexo 1: Procesamiento de los resultados del Ensayo de resistencia a compresión.
TPF = tamiz 100
% de adición=2%
Tiempo de residencia =3horas
Temperatura=700°C
Parámetro Muestra Diámetro
(cm) Área (cm²)
Rotura (Kn)
Resistencia a
comp.(Mpa)
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
Resistencia a las 24h (después
de quema)
1 3 7,065 7,4 10,474
10,309 0,259 0,0251
2 3 7,065 7,1 10,049
3 3 7,065 7,2 10,191
4 3 7,065 7,6 10,757
5 3 7,065 7,2 10,191
6 3 7,065 7,2 10,191
Temperatura=750°C
Temperatura=800°C
Parámetro Muestra Diámetro
(cm) Área (cm²)
Rotura (Kn)
Resistencia a
comp.(Mpa)
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
Resistencia a las 24h (después
de quema)
1 3 7,065 10,6 15,003
14,437 0,600 0,041
2 3 7,065 9,6 13,588
3 3 7,065 10,6 15,003
4 3 7,065 10 14,154
5 3 7,065 10,2 14,437
6 3 7,065 10,1 14,295
Parámetro Muestr
a Diámetro
(cm) Área (cm²)
Rotura (Kn)
Resistencia a
comp.(Mpa)
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
Resistencia a las 24h (después
de quema)
1 3 7,065 8,6 12,172
11,842 0,416 0,035
2 3 7,065 8,2 11,606
3 3 7,065 8,4 11,889
4 3 7,065 8,2 11,606
5 3 7,065 8,8 12,455
6 3 7,065 8,0 11,323
74
TPF = tamiz 200
% de adición=2%
Tiempo de residencia =3horas
Temperatura=700°C
Parámetro Muestra Diámetro
(cm) Área (cm²)
Rotura (Kn)
Resistencia a
comp.(Mpa)
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
Resistencia a las 24h (después
de quema)
1 3 7,065 7,5 10,615
10,733 0,302 0,028
2 3 7,065 7,4 10,474
3 3 7,065 7,4 10,474
4 3 7,065 7,8 11,040
5 3 7,065 7,5 10,615
6 3 7,065 7,9 11,181
Temperatura=750°C
Parámetro Muestra Diámetro
(cm) Área (cm²)
Rotura (Kn)
Resistencia a
comp.(Mpa)
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
Resistencia a las 24h (después
de quema)
1 3 7,065 9 12,738
12,290 0,509 0,041
2 3 7,065 8,9 12,5973
3 3 7,065 8,8 12,455
4 3 7,065 8,6 12,172
5 3 7,065 8 11,323
6 3 7,065 8,8 12,455
Temperatura=800°C
Parámetro Muestra Diámetro
(cm) Área (cm²)
Rotura (Kn)
Resistencia a
comp.(Mpa)
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
Resistencia a las 24h (después
de quema)
1 3 7,065 11 15,569
15,711 0,447 0,0284
2 3 7,065 11,2 15,852
3 3 7,065 11,6 16,418
4 3 7,065 10,9 15,428
5 3 7,065 10,8 15,286
6 3 7,065 10,8 15,286
75
Anexo 2: Procesamiento de los resultados del Ensayo de absorción
TPF = tamiz 100
% de adición=2%
Tiempo de residencia =3horas
Temperatura=700°C
Muestra Masa seca
(g) Masa
húmeda (g) Absorción
(%) Absorción media (%)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
1 86,09 98,99 14,9843187
14,369 0,500 0,034 2 89,35 102,17 14,3480694
3 90,63 103,1 13,7592409
4 91,97 105,2 14,3851256
Temperatura=750°C
Muestra Masa seca
(g) Masa
húmeda (g) Absorción
(%) Absorción media (%)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
1 86,09 98,32 14,2060634
14,041 0,161 0,011 2 87,82 99,96 13,8237304
3 84,37 96,21 14,0334242
4 84,38 96,28 14,102868
Temperatura=800°C
Muestra Masa seca
(g) Masa
húmeda (g) Absorción
(%) Absorción media (%)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
1 90,38 104,12 15,2024784
15,619 0,478 0,030 2 88,45 102,06 15,3872244
3 85,1 98,37 15,5934195
4 91,43 106,33 16,2966204
76
TPF = tamiz 200
% de adición=2%
Tiempo de residencia =3horas
Temperatura=700°C
Muestra Masa seca
(g)
Masa húmeda
(g)
Absorción (%)
Absorción media (%)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
1 87,09 100,03 14,858
14,308 0,464 0,032 2 89,19 101,7 14,026
3 84,81 97,12 14,514
4 90,63 103,17 13,836
Temperatura=750°C
Muestra Masa seca
(g)
Masa húmeda
(g)
Absorción (%)
Absorción media (%)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
1 85,71 98,19 14,560
14,580 0,218 0,015 2 87,87 100,62 14,510
3 83,95 96,01 14,365
4 84,05 96,56 14,883
Temperatura=800°C
Muestra Masa seca
(g)
Masa húmeda
(g)
Absorción (%)
Absorción media (%)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
1 81,08 92,7 14,331
14,450 0,242 0,016 2 86,45 98,71 14,181
3 82,01 94,09 14,729
4 80,02 91,67 14,558
77
Anexo 3: Procesamiento de los resultados del Ensayo de Densidad aparente
TPF = tamiz 100
% de adición=2%
Tiempo de residencia =3horas
Temperatura=700°C
Parámetros Muestras
1 2 3 4
Altura 6,0 5,9 6,0 6,1
Diámetro 3,1 3,1 3,1 3,1
Peso 86,09 89,35 90,63 91,97
Volumen (cm³) 45,26 44,50 45,26 46,017
Densidad (g/cm³) 1,901 2,007 2,002 1,998
Densidad media (g/cm³) 1,977
Desviación estándar densidad 0,068
Coeficiente de variación 0,034
Temperatura=750°C
Parámetros Muestras
1 2 3 4
Altura 6,0 5,9 6,0 6,2
Diámetro 3,2 3,1 3,2 3,1
Peso 86,09 87,82 84,37 82,38
Volumen (cm³) 48,23 44,50 48,23 46,77
Densidad (g/cm³) 1,784 1,973 1,749 1,761
Densidad media (g/cm³) 1,817
Desviación estándar densidad 0,0167
Coeficiente de variación 0,009
Temperatura=800°C
Parámetros Muestras
1 2 3 4
Altura 6,0 6,1 6,0 6,0
Diámetro 3,2 3,3 3,1 3,2
Peso 91,38 88,45 85,01 91,43
Volumen (cm³) 48,23 52,14 45,26 48,23
Densidad (g/cm³) 1,894 1,696 1,87 1,89
Densidad media (g/cm³) 1,841
Desviación estándar densidad 0,001
78
Coeficiente de variación 0,00039
TPF = tamiz 200
% de adición=2%
Tiempo de residencia =3horas
Temperatura=700°C
Parámetros Muestras
1 2 3 4
Altura 6,0 6,0 5,9 6,0
Diámetro 3,0 3,1 3,1 3,0
Peso 87,09 89,19 84,81 90,63
Volumen (cm³) 42,39 45,2631 44,508715 42,39
Densidad (g/cm³) 2,054 1,970 1,905 2,138
Densidad media (g/cm³) 2,017
Desviación estándar densidad 0,059
Coeficiente de variación 0,029
Temperatura=750°C
Parámetros Muestras
1 2 3 4
Altura 6,0 6,0 6,1 6,0
Diámetro 3,0 3,1 3,1 3,0
Peso 85,71 87,87 76,95 81,74
Volumen (cm³) 42,39 45,2631 46,017485 42,39
Densidad (g/cm³) 2,021 1,941 1,672 1,928
Densidad media (g/cm³) 1,890
Desviación estándar densidad 0,066
Coeficiente de variación 0,035
Temperatura=800°C
Parámetros Muestras
1 2 3 4
Altura 6.0 6.0 6,1 6,2
Diámetro 3,0 3,1 3,0 2,9
Peso 78,28 86,45 81,64 77,76
Volumen (cm³) 42,39 45,2631 43,0965 40,93147
Densidad (g/cm³) 1,846 1,909 1,894 1,899
Densidad media (g/cm³) 1,873
Desviación estándar densidad 0,037
Coeficiente de variación 0,020
79
Anexo 4: Procesamiento de los resultados del Ensayo de resistencia a compresión.
TPF = tamiz 100
% de adición=5%
Tiempo de residencia =3horas
Temperatura=700°C
Temperatura=750°C
Temperatura=800°C
Parámetro Muestra Diámetro
(cm) Área (cm²)
Rotura (Kn)
Resistencia a
comp.(Mpa)
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
Resistencia a las 24h (después
de quema)
1 3 7,065 10,2 14,437
14,607 0,504 0,034
2 3 7,065 10,4 14,720
3 3 7,065 10,1 14,295
4 3 7,065 10,0 14,154
5 3 7,065 10,9 15,428
6 3 7,065 10,8 15,286
Parámetro Muestra Diámetro
(cm) Área (cm²)
Rotura (Kn)
Resistencia a
comp.(Mpa)
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
Resistencia a las 24h (después
de quema)
1 3 7,065 11,8 16,702
16,135 0,593 0,036
2 3 7,065 11,4 16,135
3 3 7,065 11,8 16,702
4 3 7,065 11,0 15,569
5 3 7,065 11,6 16,418
6 3 7,065 10,8 15,286
Parámetro Muestra Diámetro
(cm) Área (cm²)
Rotura (Kn)
Resistencia a
comp.(Mpa)
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
Resistencia a las 24h (después
de quema)
1 3 7,065 11,6 16,418
16,820 0,243 0,014
2 3 7,065 11,9 16,843
3 3 7,065 12,0 16,985
4 3 7,065 11,8 16,702
5 3 7,065 11,9 16,843
6 3 7,065 12,1 17,126
80
TPF = tamiz 200
% de adición=5%
Tiempo de residencia =3horas
Temperatura=700°C
Parámetro Muestra Diámetro
(cm) Área (cm²)
Rotura (Kn)
Resistencia a
comp.(Mpa)
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
Resistencia a las 24h (después
de quema)
1 3 7,065 10,8 15,286
14,720 0,566 0,038
2 3 7,065 10,0 14,154
3 3 7,065 10,8 15,286
4 3 7,065 10,0 14,154
5 3 7,065 10,4 14,720
6 3 7,065 10,4 14,720
Temperatura=750°C
Temperatura=800°C
Parámetro Muestra Diámetro
(cm) Área (cm²)
Rotura (Kn)
Resistencia a
comp.(Mpa)
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
Resistencia a las 24h (después
de quema)
1 3 7,065 12 16,985
16,867 0,208 0,012
2 3 7,065 11,9 16,843
3 3 7,065 11,8 16,702
4 3 7,065 11,7 16,560
5 3 7,065 12,1 17,126
6 3 7,065 12,0 16,985
Parámetro Muestra Diámetro
(cm) Área (cm²)
Rotura (Kn)
Resistencia a
comp.(Mpa)
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
Resistencia a las 24h (después
de quema)
1 3 7,065 11,9 16,843
16,348 0,571 0,034
2 3 7,065 11,0 15,569
3 3 7,065 11,4 16,135
4 3 7,065 11,9 16,843
5 3 7,065 11,2 15,852
6 3 7,065 11,9 16,843
81
Anexo 5: Procesamiento de los resultados del Ensayo de absorción
TPF = tamiz 100
% de adición=5%
Tiempo de residencia =3horas
Temperatura=700°C
Muestra Masa seca
(g)
Masa húmeda
(g)
Absorción (%)
Absorción media (%)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
1 82,26 96,08 16,800
15,943 0,693 0,043 2 86,48 99,56 15,124
3 86,61 100,52 16,060
4 86,32 99,95 15,790
Temperatura=750°C
Muestra Masa seca
(g)
Masa húmeda
(g)
Absorción (%)
Absorción media (%)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
1 87,09 99,58 14,341
14,657 0,484 0,033 2 84,17 97,11 15,373
3 87,99 100,64 14,376
4 87,28 99,97 14,539
Temperatura=800°C
Muestra Masa seca
(g)
Masa húmeda
(g)
Absorción (%)
Absorción media (%)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
1 84,56 97,08 14,806
14,801 0,667 0,045 2 89,05 102,98 15,642
3 83,62 95,95 14,745
4 89,64 102,2 14,011
82
TPF = tamiz 200
% de adición=5%
Tiempo de residencia =3horas
Temperatura=700°C
Muestra Masa seca
(g)
Masa húmeda
(g)
Absorción (%)
Absorción media (%)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
1 89,93 102,81 14,322
14,692 0,290 0,019 2 87,39 100,42 14,910
3 84,35 96,95 14,937
4 91,58 104,95 14,599
Temperatura=750°C
Muestra Masa seca
(g)
Masa húmeda
(g)
Absorción (%)
Absorción media (%)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
1 88,18 101,54 15,150
15,419 0,427 0,027 2 83,59 96,21 15,097
3 84,53 98,08 16,029
4 82,59 95,31 15,401
Temperatura=800°C
Muestra Masa seca
(g)
Masa húmeda
(g)
Absorción (%)
Absorción media (%)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
1 87,62 100,5 14,699
14,891 0,254 0,017 2 85,34 98,12 14,975
3 86,17 99,28 15,214
4 86,67 99,39 14,676
83
Anexo 6: Procesamiento de los resultados del Ensayo de Densidad aparente
TPF = tamiz 100
% de adición=5%
Tiempo de residencia =3horas
Temperatura=700°C
Parámetros Muestras
1 2 3 4
Altura 6,0 6,0 6,0 6,3
Diámetro 3,1 3,1 3,1 3,1
Peso 82,26 86,48 86,61 86,32
Volumen (cm³) 45,26 45,26 45,26 47,52
Densidad (g/cm³) 1,817 1,910 1,913 1,816
Densidad media (g/cm³) 1,864
Desviación estándar densidad 0,0007
Coeficiente de variación 0,0004
Temperatura=750°C
Parámetros Muestras
1 2 3 4
Altura 6,3 6,3 6,0 6,0
Diámetro 3,1 6,1 3,1 3,1
Peso 87,09 84,17 87,99 87,28
Volumen (cm³) 47,52 47.52 45,2631 45,2631
Densidad (g/cm³) 1,832 0,457 1,943 1,928
Densidad media (g/cm³) 1.868
Desviación estándar densidad 0,067
Coeficiente de variación 0,036
Temperatura=800°C
Parámetros Muestras
1 2 3 4
Altura 6,1 6,0 6,1 6,2
Diámetro 3,1 3,1 3,1 3,1
Peso 84,56 89,05 83,62 89,64
Volumen (cm³) 46,01 45,26 46,01 46,77
Densidad (g/cm³) 1,837 1,967 1,817 1,916
Densidad media (g/cm³) 1,884
Desviación estándar densidad 0,055
84
Coeficiente de variación 0,029
TPF = tamiz 200
% de adición=5%
Tiempo de residencia =3horas
Temperatura=750°C
Parámetros Muestras
1 2 3 4
Altura 6 6,1 6 6,2
Diámetro 3,1 3 3 3,1
Peso 89,93 87,39 84,35 91,58
Volumen (cm³) 45,26 43,09 42,39 46,77
Densidad (g/cm³) 1,986 2,027 1,989 1,958
Densidad media (g/cm³) 1,990
Desviación estándar densidad 0,020
Coeficiente de variación 0,010
Temperatura=750°C
Parámetros Muestras
1 2 3 4
Altura 6,0 6,0 6,1 6,0
Diámetro 3,1 3,0 3,0 2,9
Peso 88,98 83,59 84,53 81,59
Volumen (cm³) 45,26 42,39 43,09 39,61
Densidad (g/cm³) 1,96583972 1,97192734 1,96141218 2,05977617
Densidad media (g/cm³) 1,989
Desviación estándar densidad 0,066
Coeficiente de variación 0,033
Temperatura=800°C
Parámetros Muestras
1 2 3 4
Altura 6,0 6,1 6,1 6,0
Diámetro 3,1 3.0 3,1 3,0
Peso 87,62 85,34 86,17 86,65
Volumen (cm³) 45,26 43,09 46,01 42,39
Densidad (g/cm³) 1,935 1,980 1,872 2,044
Densidad media (g/cm³) 1,958
Desviación estándar densidad 0,076
85
Coeficiente de variación 0,039
Anexo 7: Procesamiento de los resultados del Ensayo de resistencia a compresión.
TPF = tamiz 100
% de adición=8%
Tiempo de residencia =3horas
Temperatura=700°C
Temperatura=750°C
Parámetro Muestra Diámetro
(cm) Área (cm²)
Rotura (Kn)
Resistencia a
comp.(Mpa)
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
Resistencia a las 24h (después
de quema)
1 3 7,065 9,8 13,871
13,9419674 0,214 0,015
2 3 7,065 9,8 13,871
3 3 7,065 10,0 14,154
4 3 7,065 10,0 14,154
5 3 7,065 9,6 13,588
6 3 7,065 9,9 14,012
Parámetro Muestra Diámetro
(cm) Área (cm²)
Rotura (Kn)
Resistencia a
comp.(Mpa)
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
Resistencia a las 24h (después
de quema)
1 3 7,065 9,8 13,871
13,540 0,549 0,040
2 3 7,065 9 12,738
3 3 7,065 9,6 13,588
4 3 7,065 9,2 13,021
5 3 7,065 10 14,154
6 3 7,065 9,8 13,871
86
Temperatura=800°C
TPF = tamiz 200
% de adición=8%
Tiempo de residencia =3horas
Temperatura=700°C
Parámetro Muestra Diámetro
(cm) Área (cm²)
Rotura (Kn)
Resistencia a
comp.(Mpa)
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
Resistencia a las 24h (después
de quema)
1 3 7,065 10,6 15,003
14,673 0,416 0,028
2 3 7,065 10 14,154
3 3 7,065 10,2 14,437
4 3 7,065 10,8 15,286
5 3 7,065 10,2 14,437
6 3 7,065 10,4 14,720
Temperatura=750°C
Parámetro Muestra Diámetro (cm)
Área (cm²)
Rotura (Kn)
Resistencia a comp.(Mpa)
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de variación
Resistencia a las 24h (después
de quema)
1 3 7,065 10,4 14,720
15,758 0,730 0,046
2 3 7,065 11,0 15,569
3 3 7,065 10,8 15,286
4 3 7,065 11,2 15,852
5 3 7,065 11,6 16,418
6 3 7,065 11,8 16,702
Parámetro Muestra Diámetro
(cm) Área (cm²)
Rotura (Kn)
Resistencia a
comp.(Mpa)
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
Resistencia a las 24h (después
de quema)
1 3 7,065 10,4 14,720
15,003 0,506 0,033
2 3 7,065 10,6 15,003
3 3 7,065 11,0 15,569
4 3 7,065 10,8 15,286
5 3 7,065 10,0 14,154
6 3 7,065 10,8 15,286
87
Temperatura=800°C
Parámetro Muestra Diámetro
(cm) Área (cm²)
Rotura (Kn)
Resistencia a
comp.(Mpa)
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
Resistencia a las 24h (después
de quema)
1 3 7,065 10,8 15,286
16,183 0,549 0,033
2 3 7,065 11,2 15,852
3 3 7,065 11,6 16,418
4 3 7,065 11,8 16,702
5 3 7,065 11,4 16,135
6 3 7,065 11,8 16,702
Anexo 8: Procesamiento de los resultados del Ensayo de absorción
TPF = tamiz 100
% de adición=8%
Tiempo de residencia =3horas
Temperatura=700°C
Muestra Masa seca
(g)
Masa húmeda
(g)
Absorción (%)
Absorción media (%)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
1 86,09 98,99 14,984
14,369 0,500 0,034 2 89,35 102,17 14,348
3 90,63 103,1 13,759
4 91,97 105,2 14,385
Temperatura=750°C
Muestra Masa seca
(g)
Masa húmeda
(g)
Absorción (%)
Absorción media (%)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
1 86,09 98,32 14,206
14,163 0,325 0,022 2 87,82 99,96 13,823
3 84,37 96,21 14,033
4 84,02 96,28 14,591
Temperatura=800°C
Muestra Masa seca
(g)
Masa húmeda
(g)
Absorción (%)
Absorción media (%)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
1 90,38 104,12 15,202
15,619 0,478 0,030 2 88,45 102,06 15,387
3 85,1 98,37 15,593
88
4 91,43 106,33 16,296
TPF = tamiz 200
% de adición=8%
Tiempo de residencia =3horas
Temperatura=700°C
Muestra Masa seca
(g)
Masa húmeda
(g)
Absorción (%)
Absorción media (%)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
1 87,09 100,03 14,858
14,308 0,464 0,032 2 89,19 101,7 14,026
3 84,81 97,12 14,514
4 90,63 103,17 13,836
Temperatura=750°C
Muestra Masa seca
(g)
Masa húmeda
(g)
Absorción (%)
Absorción media (%)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
1 85,44 97,94 14,630
15,326 0,723 0,047 2 88,08 101,94 15,735
3 84,24 97,83 16,132
4 84,69 97,23 14,806
Temperatura=800°C
Muestra Masa seca
(g)
Masa húmeda
(g)
Absorción (%)
Absorción media (%)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación
1 78,28 90,7 15,866 15,104 0,695 0,0460
2 86,45 98,71 14,181
89
3 81,64 94,09 15,249
4 78,76 90,67 15,121
Anexo 9: Procesamiento de los resultados del Ensayo de Densidad aparente
TPF = tamiz 100
% de adición=8%
Tiempo de residencia =3horas
Temperatura=700°C
Parámetros Muestras
1 2 3 4
Altura 6,1 6,0 6,0 6,0
Diámetro 3,0 3,0 3,1 3,1
Peso 79,93 83,18 88,2 86,18
Volumen (cm³) 43,09 42,39 45,26 45,26
Densidad (g/cm³) 1,854 1,962 1,948 1,903
Densidad media (g/cm³) 1,917
Desviación estándar densidad 0,034
Coeficiente de variación 0,018
Temperatura=750°C
Parámetros Muestras
1 2 3 4
Altura 6,2 6,1 6,0 5,6
Diámetro 3,1 3,1 3,0 3,1
Peso 83,9 86,62 83,79 75,22
Volumen (cm³) 46,77 46,01 42,39 42,24
Densidad (g/cm³) 1,793 1,882 1,976 1,780
Densidad media (g/cm³) 1,858
90
Desviación estándar densidad 0,009
Coeficiente de variación 0,005
Temperatura=800°C
Parámetros Muestras
1 2 3 4
Altura 6,0 6,0 6,0 6,0
Diámetro 3,0 3,1 3,1 3,1
Peso 81,46 85,27 87,98 87,07
Volumen (cm³) 42,39 45,26 45,26 45,26
Densidad (g/cm³) 1,921 1,883 1,943 1,923
Densidad media (g/cm³) 1,918
Desviación estándar densidad 0,001
Coeficiente de variación 0,0007
TPF = tamiz 200
% de adición=8%
Tiempo de residencia =3horas
Temperatura=700°C
Parámetros Muestras
1 2 3 4
Altura 6,0 6,0 6,0 5,9
Diámetro 3,0 3,1 3,1 3,0
Peso 89,79 86,19 95,79 87,56
Volumen (cm³) 42,39 45,26 45,26 41,68
Densidad (g/cm³) 2,118 1,904 2,116 2,100
Densidad media (g/cm³) 2,109
Desviación estándar densidad 0,012
Coeficiente de variación 0,005
Temperatura=750°C
Parámetros Muestras
1 2 3 4
Altura 6,0 6,0 6,2 6,2
Diámetro 3,1 3,1 3,1 3,0
Peso 85,44 87,24 89,72 86,38
Volumen (cm³) 45,26 45,26 46,77 43,80
91
Densidad (g/cm³) 1,887 1,927 1,918 1,972
Densidad media (g/cm³) 1,929
Desviación estándar densidad 0,059
Coeficiente de variación 0,030
Temperatura=800°C
Parámetros Muestras
1 2 3 4
Altura 6,1 6,0 6,1 6,1
Diámetro 3,1 3,1 3,0 3,1
Peso 87,58 84,4 84,01 87,08
Volumen (cm³) 46,01 45,26 43,09 46,01
Densidad (g/cm³) 1,903 1,864 1,949 1,892
Densidad media (g/cm³) 1,902
Desviación estándar densidad 0,007
Coeficiente de variación 0,004
92
Anexo 10: Cálculo para determinar la cantidad de material en
las muestras.
Cálculo para determinar la cantidad de cada material en la mezcla total.
TPF = 100
Muestra
Volumen del
cilindro (cm³)
Peso unitario
del cilindro
(g/cm³)
Peso del
cilindro (g)
Cantidad de probet
as
Coef. Mayoraci
ón
Peso de la
mezcla.(g)
Cantidad de cada material en la mezcla
Arcilla (g)
Aditivo (g)
Agua (ml)
MP - arcilla
68
1,49 100,99 10 1,3 1313 1313 0 131
M - 1 1,48 100,52 10 1,3 1307 1281 26 131
M - 2 1,47 99,82 10 1,3 1298 1233 65 130
M - 3 1,46 99,11 10 1,3 1288 1185 103 129
TPF = 200
Muestra
Volumen del
cilindro (cm³)
Peso unitario
del cilindro (g/cm³)
Peso del
cilindro (g)
Cantidad de
probetas
Coef. Mayoraci
ón
Peso de la
mezcla. (g)
Cantidad de cada material en la mezcla
Arcilla (g)
Aditivo (g)
Agua (ml)
MP - arcilla
68
1,49 100,99 10 1,3 1313 1313 0 131
M - 1 1,48 100,40 10 1,3 1305 1279 26 131
M - 2 1,46 99,50 10 1,3 1294 1229 65 129
M - 3 1,45 98,61 10 1,3 1282 1179 103 128
93
Anexo 11: Análisis estadístico de los resultados de los ensayos
Influencia del aditivo.
Ensayo de Resistencia
TPF = tamiz 100
Tiempo de residencia = 3 horas
tα 95% tα 95%² Precisión Precisión²
2,13 4,5369 0,02 0,0004
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación % aditivo Temperatura Muestra (n)
9,06 0,54 0,06 0% 700° C 2
10,33 0,47 0,05 0% 750° C 1
11,89 0,45 0,04 0% 800° C 1
10,31 0,26 0,03 2% 700° C 0
11,84 0,42 0,04 2% 750° C 1
14,44 0,60 0,04 2% 800° C 1
14,61 0,50 0,03 5% 700° C 1
16,14 0,59 0,04 5% 750° C 1
16,82 0,24 0,01 5% 800° C 0
13,54 0,55 0,04 8% 700° C 1
13,94 0,21 0,02 8% 750° C 0
15,00 0,51 0,03 8% 800° C 1
94
TPF = tamiz 200
Tiempo de residencia = 3 horas
tα 95% tα 95%² Precisión Precisión²
2,13 4,5369 0,02 0,0004
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de
variación % aditivo Temperatura Muestra (n)
9,06 0,54 0,06 0% 700° C 2
10,33 0,47 0,05 0% 750° C 1
11,89 0,45 0,04 0% 800° C 1
10,73 0,30 0,03 2% 700° C 0
12,29 0,51 0,04 2% 750° C 1
15,71 0,45 0,03 2% 800° C 0
14,72 0,57 0,04 5% 700° C 1
16,35 0,57 0,03 5% 750° C 1
16,87 0,21 0,01 5% 800° C 0
14,67 0,42 0,03 8% 700° C 0
15,76 0,73 0,05 8% 750° C 1
16,18 0,55 0,03 8% 800° C 1
95
96
Ensayo de Absorción
TPF = tamiz 100
Tiempo de residencia = 3 horas
tα 95% tα 95%² Precisión Precisión²
2,13 4,5369 0,05 0,0025
Absorción media
Desviación estándar
Coeficiente de variación
% aditivo Temperatura Muestra
(n)
15,51 0,56 0,04 0% 700°C 0
15,62 0,46 0,03 0% 750°C 2
14,89 0,55 0,04 0% 800°C 3
15,94 0,50 0,03 2% 700°C 2
15,62 0,16 0,01 2% 750°C 0
14,66 0,48 0,03 2% 800°C 2
14,37 0,69 0,04 5% 700°C 3
14,80 0,48 0,03 5% 750°C 2
14,04 0,67 0,05 5% 800°C 4
14,37 0,50 0,03 8% 700°C 2
15,07 0,33 0,02 8% 750°C 1
14,16 0,48 0,03 8% 800°C 2
97
TPF = tamiz 200
Tiempo de residencia = 3 horas
tα 95% tα 95%² Precisión Precision²
2,13 4,5369 0,05 0,0025
Absorción media
Desviación estándar
Coeficiente de variación
% aditivo Temperatura(°C) Muestra
(n)
15,07 0,56 0,04 0% 700 2
15,32 0,46 0,03 0% 750 2
15,51 0,55 0,04 0% 800 3
14,89 0,46 0,03 2% 700 2
15,42 0,22 0,02 2% 750 0
14,69 0,24 0,02 2% 800 1
14,45 0,29 0,02 5% 700 1
14,58 0,43 0,03 5% 750 1
14,31 0,25 0,02 5% 800 1
14,60 0,46 0,03 8% 700 2
14,89 0,72 0,05 8% 750 4
14,31 0,70 0,05 8% 800 4
98
Ensayo de Densidad aparente
TPF = tamiz 100
Tiempo de residencia = 3 horas
tα 95% tα 95%² Precision Precision²
2,13 4,5369 0,05 0,0025
Densidad media
Desviación estándar
Coeficiente de variación
% aditivo Temperatura(°C) Muestra
(n)
1,65 0,0031 0,0026 0% 700°C 0
1,72 0,0330 0,0160 0% 750°C 0
1,78 0,0090 0,0047 0% 800°C 0
1,78 0,0680 0,0340 2% 700°C 2
1,80 0,0160 0,0090 2% 750°C 0
1,89 0,0007 0,0004 2% 800°C 0
1,90 0,0007 0,0004 5% 700°C 0
1,99 0,6770 0,0430 5% 750°C 3
2,10 0,0558 0,0296 5% 800°C 2
1,86 0,0349 0,0180 8% 700°C 1
1,86 0,0093 0,0050 8% 750°C 0
1,92 0,0013 0,0007 8% 800°C 0
99
TPF = tamiz 200
Tiempo de residencia = 3 horas
tα 95% tα 95%² Precision Precision²
2,13 4,5369 0,05 0,0025
Densidad media
Desviación estándar
Coeficiente de variación
% aditivo Temperatura(°C) Muestra
(n)
1,65 0,0031 0,0026 0% 700°C 0
1,72 0,0330 0,0160 0% 750°C 0
1,78 0,0090 0,0047 0% 800°C 0
1,80 0,06 0,029 2% 700°C 2
1,87 0,07 0,035 2% 750°C 2
1,89 0,04 0,020 2% 800°C 1
2,01 0,20 0,010 5% 700°C 0
2,05 0,07 0,033 5% 750°C 2
2,17 0,08 0,039 5% 800°C 3
1,92 0,01 0,006 8% 700°C 0
1,93 0,06 0,030 8% 750°C 2
2,11 0,01 0,004 8% 800°C 0
100
Anexo 12: Análisis estadístico de los resultados de los
ensayos. Influencia de la finura.
Ensayo de Resistencia
TPF = tamiz 100
Tiempo de residencia = 3 horas
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de variación
% aditivo Temperatura Finura
10,31 0,26 0,03 2% 700° C T- 100
11,84 0,42 0,04 2% 750° C T- 100
14,44 0,60 0,04 2% 800° C T- 100
14,61 0,50 0,03 5% 700° C T- 100
16,14 0,59 0,04 5% 750° C T- 100
16,82 0,24 0,01 5% 800° C T- 100
13,54 0,55 0,04 8% 700° C T- 100
13,94 0,21 0,02 8% 750° C T- 100
15,00 0,51 0,03 8% 800° C T- 100
TPF = tamiz 200
Tiempo de residencia = 3 horas
Resistencia media (Mpa)
Desviación estándar
Coeficiente de variación
% aditivo Temperatura Finura
10,73 0,30 0,03 2% 700° C T- 200
12,29 0,51 0,04 2% 750° C T- 200
15,71 0,45 0,03 2% 800° C T- 200
14,72 0,57 0,04 5% 700° C T- 200
16,35 0,57 0,03 5% 750° C T- 200
16,87 0,21 0,01 5% 800° C T- 200
14,67 0,42 0,03 8% 700° C T- 200
15,76 0,73 0,05 8% 750° C T- 200
16,18 0,55 0,03 8% 800° C T- 200
101
102
Ensayo de Absorción
TPF = tamiz 100
Tiempo de residencia = 3 horas
Absorción media
Desviación estándar
Coeficiente de
variación % aditivo Temperatura Finura
15,94 0,50 0,03 2% 700°C T- 100
15,62 0,16 0,01 2% 750°C T- 100
14,66 0,48 0,03 2% 800°C T- 100
14,37 0,69 0,04 5% 700°C T- 100
14,80 0,48 0,03 5% 750°C T- 100
14,04 0,67 0,05 5% 800°C T- 100
14,37 0,50 0,03 8% 700°C T- 100
15,07 0,33 0,02 8% 750°C T- 100
14,16 0,48 0,03 8% 800°C T- 100
103
TPF = tamiz 200
Tiempo de residencia = 3 horas
Absorción media
Desviación estándar
Coeficiente de
variación % aditivo Temperatura(°C) Finura
14,89 0,46 0,03 2% 700°C T- 200
15,42 0,22 0,02 2% 750°C T- 200
14,69 0,24 0,02 2% 800°C T- 200
14,45 0,29 0,02 5% 700°C T- 200
14,58 0,43 0,03 5% 750°C T- 200
14,31 0,25 0,02 5% 800°C T- 200
14,60 0,46 0,03 8% 700°C T- 200
14,89 0,72 0,05 8% 750°C T- 200
14,31 0,70 0,05 8% 800°C T- 200
104
105
Ensayo de Densidad aparente
TPF = tamiz 100
Tiempo de residencia = 3 horas
Densidad media
Desviación estándar
Coeficiente de variación
% aditivo Temperatura(°C) Finura
1,78 0,0680 0,0340 2% 700°C T- 100
1,80 0,0160 0,0090 2% 750°C T- 100
1,89 0,0007 0,0004 2% 800°C T- 100
1,90 0,0007 0,0004 5% 700°C T- 100
1,99 0,6770 0,0430 5% 750°C T- 100
2,10 0,0558 0,0296 5% 800°C T- 100
1,86 0,0349 0,0180 8% 700°C T- 100
1,86 0,0093 0,0050 8% 750°C T- 100
1,92 0,0013 0,0007 8% 800°C T- 100
TPF = tamiz 200
Tiempo de residencia = 3 horas
Densidad media
Desviación estándar
Coeficiente de variación
% aditivo Temperatura(°C) Finura
1,80 0,06 0,029 2% 700°C T- 200
1,87 0,07 0,035 2% 750°C T- 200
1,89 0,04 0,020 2% 800°C T- 200
2,01 0,20 0,010 5% 700°C T- 200
2,05 0,07 0,033 5% 750°C T- 200
2,17 0,08 0,039 5% 800°C T- 200
1,92 0,01 0,006 8% 700°C T- 200
1,93 0,06 0,030 8% 750°C T- 200
2,11 0,01 0,004 8% 800°C T- 200
106
