Vidrio (página 2)

EL VIDRIO
SÓDICO-CÁLCICO

Está formado por sílice, sodio y calcio
principalmente. La sílice es parte de la materia prima
básica, el sodio le da cierta facilidad de fusión y
el calcio la provee de estabilidad química. Sin el
calcio el vidrio sería soluble hasta en agua y
prácticamente no serviría para nada.

Este tipo de vidrio es el que se funde con mayor
facilidad y el más barato. Por eso la mayor parte del
vidrio incoloro y transparente tiene esta composición. Las
ventanas de los edificios, desde la más grande hasta la
más pequeña están hechas con este
vidrio.

EL VIDRIO DE BOROSILICATO

Su principal componente es el óxido de boro. Es
prácticamente inerte, más difícil de fundir
y de trabajar. Los átomos de boro se incorporan a la
estructura
como Si-O-B. Tiene alta resistencia a
cambios bruscos de temperatura,
pero no tan alta como la del vidrio de sílice puro, pues
aun cuando presenta el mismo tipo de vibración, la
longitud de los enlaces varía más cuando
está presente el boro y el material tiene un coeficiente
de dilatación mayor. El valor de este
coeficiente es 0.000005 centímetros por grado
centígrado. Esto quiere decir que por cada grado
centígrado que aumenta la temperatura, el vidrio se
agranda 0.000005 centímetros.

EL VIDRIO DE SÍLICE

Formado con 96% de sílice es el más duro y
el más difícil de trabajar, pues es necesario
emplear una costosa técnica al vacío para obtener
un producto para
usos especiales, que transmite energía radiante del
ultravioleta y del infrarrojo con la menor pérdida de
energía.

EL VIDRIO PLUMBICO

Contiene Plomo en reemplazo del Calcio en los vidrios
potasicos. Son muy transparentes, sonoros y refractan muy bien la
luz debido a
su elevado índice de refracción. Su peso
específico es elevado. Por ejemplo; el cristal o vidrio
tallado usado para la decoración; el "Strass", empleado en
la fabricación de piedras artificiales; etc. Su estructura
aproximada es:

SiO2: 45,5%

Na2O: 3,5%

K2O: 4,0%

CaO: 3,0%

PbO: 44,0%

OTROS TIPOS DE VIDRIOS ESPECIALES

VIDRIOS COLOREADOS

Se le agrega en fusión óxidos o sales de
distintos metales que
forman silicatos coloreados.

• Color verde azulado: Oxido ferroso FeO o
  Cr
• Color amarillo: Oxido ferrico
  Fe2O3 o Nitrato de plata
  AgNO3
• Color azul: Manganeso Mg; Cobalto Co;
  Cobre
  Cu
• Color verde: Oxido crómico
  Cr2O3; da color
  verde esmeralda
• Color rosa: Selenito de Sodio
  Na2SeO3, produce este color en los
  vidrios potasicos
• Color rojo: Cloruro Aurico
  AuCl3

VIDRIOS OPACOS

• Vidrio opalescente: Anhídrido
  Arsenioso As2O3; o Fosfato tricalcico
  Ca3(PO4)2
• Vidrio lechoso: Con Fluoruro de Calcio
  CaF2; Oxido Estanico SnO2; Fosfato
  tricalcico
  Ca3(PO4)2
• Vidrio blanco opaco, semitraslucido: Se
  obtiene agregando Feldespato: Si3O8KAl;
  Criolita: AlF3.3MaF o Fluosilicato de sodio
  (Aluminico o Mangnesico); o con exceso de Fosfato tricalcico
  Ca3(PO4)2

VIDRIOS DUROS

Se sustituye el Sarbonato Sodico
Na2CO3 por Carbonato de Potasio
K2CO3, sirven para fabricar tubos de
vidrios y aparatos químicos que resisten altas
temperaturas. Los Bóricos se obtienen reemplazando parte
de estos componentes por Anhídrido Bórico
B2O3, producen vidrios duros y son
resistentes a los cambios bruscos de temperatura. Los más
comunes son el PIREX y el JENA, y su composición puede
ser:

SiO2: 80% Al2O3: 3%

Na2O: 4% CaO: 0,4%

K2O: 0,6% B2O3: 12%

El vidrio llamado blando se reblandece a una temperatura
relativamente baja, y se moldea con facilidad; su
composición:

SiO2: 75% CaO: 8%

Na2O: 15% Al2O3: 2%

VIDRIO DE SEGURIDAD

Hay dos tipos principales:

1. Vidrio Templado: obtenido en hornos
especiales mediante pretensado por calentamiento seguido de
enfriamiento brusco de las piezas de vidrio plano cortadas a la
forma y el tamaño deseados.

2. Vidrio Laminado: que se forma montando
una película de plástico
(generalmente polivinil butiral) entre dos hojas delgadas de
vidrio plano.

VIDRIOS ARMADOS

Poseen en su interior una malla metálica de
hierro, que se
añade sobre una masa blanda de vidrio y luego se recubre
con otra segunda masa de vidrio. Se usan en ventanas, claraboyas,
vidrios de protección.

EL VIDRIO AISLANTE

Los acristalados aislantes se fabrican montando dos o
más placas separadas entre sí, de forma que los
espacios intermedios permanezcan herméticamente cerrados y
deshumidificados para que conduzcan lo menos posible el calor. En los
bordes del vidrio se colocan nervios distanciadores soldados con
estaño. De esta forma tenemos dos placas de vidrio que no
se tocan, separadas por aire que no puede
transmitir el calor con facilidad, y así se evita que se
escape la energía.

También podemos obtener vidrio que sea un
aislante eléctrico, sobre todo si lo fabricamos con vidrio
sódico—cálcico. Son necesarios para fabricar
focos, tubos de radio, aislantes
de líneas telefónicas y de transmisión de
energía. Para equipo más especializado, como los
tubos de alto voltaje para rayos X o
aceleradores Van de Graaff de corriente continua, el vidrio tiene
que ser más resistente y entonces se utiliza el que se
elabora con 96% de sílice.

EL VIDRIO DIELÉCTRICO

A los materiales que
pueden polarizarse en presencia de un campo
eléctrico se les conoce como dieléctricos.
Polarizar quiere decir que las moléculas o los
átomos se convierten en dipolos, acomodando todas sus
cargas negativas hacia un lado y las positivas hacia otro. Los
dipolos eléctricos se acomodan en la misma dirección que el campo eléctrico
local que los produce. Son importantes porque una vez formados
son capaces de conducir la electricidad,
pero antes no. Un vidrio dieléctrico se obtiene a partir
de arcillas ricas en plomo y se utiliza para fabricar cintas para
los condensadores
electrónicos. Estos materiales necesitan una gran
resistencia, por lo que se suele utilizar también vidrio
de 96% de sílice y cuarzo fundido.

EL VIDRIO CONDUCTOR

Para que un vidrio tenga una conductividad
eléctrica apreciable, en su elaboración se tiene
que elevar la temperatura a 500ºC, o recubrirlo con una
película conductora de metales, óxidos alcalinos o
aleaciones, en
cuyo caso el que conduce es el metal que se le pone y no tanto el
vidrio.

EL VIDRIO PROTECTOR CONTRA EL SOL

Este vidrio refleja la luz del Sol. La capa de
recubrimiento que lleva incorporada, además de reflejar
puede presentar diversas tonalidades de color, como plateado,
bronce, verde o gris. Se coloca en el espacio intermedio y en la
capa interior de la placa externa. De esta forma se hace el
vidrio polarizado y el de tipo espejo.

VIDRIO OPTICO

La mayoría de las lentes que se utilizan en gafas
(anteojos), microscopios, telescopios, cámaras y otros
instrumentos ópticos se fabrican con vidrio óptico.
Éste se diferencia de los demás vidrios por su
forma de desviar (refractar) la luz. La fabricación de
vidrio óptico es un proceso
delicado y exigente. Las materias primas deben tener una gran
pureza, y hay que tener mucho cuidado para que no se introduzcan
imperfecciones en el proceso de fabricación.
Pequeñas burbujas de aire o inclusiones de materia no
vitrificada pueden provocar distorsiones en la superficie de la
lente. Las llamadas cuerdas, estrías causadas por la falta
de homogeneidad química del vidrio, también pueden
causar distorsiones importantes, y las tensiones en el vidrio
debidas a un recocido imperfecto afectan también a las
cualidades ópticas.

VIDRIO FOTOSENSIBLE

En el vidrio fotosensible, los iones de oro o plata
del material responden a la acción
de la luz, de forma similar a lo que ocurre en una
película fotográfica. Este vidrio se utiliza en
procesos de
impresión y reproducción, y su tratamiento
térmico tras la exposición
a la luz produce cambios permanentes.

El vidrio fotocromático se oscurece al ser
expuesto a la luz tras lo cual recupera su claridad original.
Este comportamiento
se debe a la acción de la luz sobre cristales diminutos de
cloruro de plata o bromuro de plata distribuidos por todo el
vidrio. Es muy utilizado en lentes de gafas o anteojos y en
electrónica.

FIBRAS SINTETICAS DE
VIDRIO

FIBRA DE VIDRIO

 La fibra de vidrio es un material fibroso fino
producido de manera general por los mismos componentes que el
vidrio plano. Los diferentes tipos de fibra de vidrio son
manufacturados por la adición de diversos componentes a la
fundición. Los diversos tipos incluyen fibra de vidrio
para aislamiento, fibra de vidrio textil, y fibra de vidrio
óptica.
De éstos, los materiales de grado textil y de aislamiento
dan cuenta de una amplia proporción del total producido.
La producción de fibra
óptica está creciendo pero es poco probable que
sea tan importante como las otras formas de vidrio en cuanto a
volumen, si
bien es muy importante en valor.

Tabla: Composiciones de las
formulaciones esenciales de vidrio usado en fibra de
vidrio

FIBRA DE VIDRIO GRADO AISLANTE

 El principal mercado para el
feldespato y la sienita nefelina en fibra de vidrio es el
material tipo aislante, donde se realizan adiciones de feldespato
hasta un 18%.

 La manufactura de
fibra de vidrio aislante implica incrementar el área
superficial del vidrio a través de un gran factor para
producir un producto fibroso o lana. Los componentes del vidrio
son similares a los utilizados en la manufactura de vidrio plano.
La mezcla es fundida en hornos a 1.450ºC y pasa a una
hiladora de acero inoxidable.
Las fibras producidas de esta manera son rociadas con un ligante,
antes de ser terminadas en el horno. La mayoría de las
fibras producidas están en un rango de diámetro
nominal de 6 a 9m , si bien algunas
tienen un diámetro menor a 1.5m
. El largo varía entre 5 y 60m
. Estas fibras son ligadas en esteras gruesas, las cuales son
usadas para aislamiento térmico y
acústico.

 La fibra de vidrio puede ser fabricada con
diferentes especificaciones dependiendo de las propiedades
requeridas. Las propiedades aislantes son definidas por el factor
R: el factor R-1 es el aislamiento provista por una ventana de
vidrio simple, mientras que la fibra de vidrio de 3 pulgadas
tiene un valor de R-7.

 La fibra de vidrio es usada para aislamiento en
edificios nuevos donde los rollos pueden colocarse antes de que
las paredes y el techo estén completos. En edificios
existentes, su uso tiende a estar confinado al aislamiento de
pisos. Los aislantes espumosos son preferidos para el aislamiento
de cavidades de paredes en edificios existentes porque pueden ser
aplicadas a través de pequeños agujeros perforados
a través de las paredes externas en las cavidades. La
fibra de vidrio también es usada como aislante
acústico en los huecos debajo de los pisos y por encima de
los techos, y en las divisiones de paredes entre
dormitorios.

FIBRA DE VIDRIO GRADO TEXTIL

 La fibra de vidrio tipo textil (o fibra de vidrio
de filamento continuo) se caracteriza por su elevada resistencia
al impacto, peso liviano, alta resistencia al ataque
químico y bajo costo. Estas
propiedades la hacen adecuada para el uso como refuerzo en
plásticos
y compuestos, encontrando un uso creciente en lugar de los
materiales tradicionales, principalmente metales.

 La manufactura de fibra de vidrio de filamento
continuo implica fundir la mezcla en hornos a aproximadamente
1.600ºC; la fundición, subsecuentemente, fluye hacia
un sistema de
canales calientes, y es tirado desde el fondo a una temperatura
de alrededor de 1.300ºC; vía un forro de metal de
platino calentado eléctricamente. Cada forro de metal
contiene entre 200 y 4000 boquillas. Por debajo de los forros,
las fibras son rápidamente enfriadas, el compuesto de
apresto es aplicado a través de pulverizadores o rollado
de la fibra sobre el aplicador de apresto. El apresto contiene
agentes de unión necesarios para formar un ligante entre
el vidrio y la matriz de
polímero. La fibra es subsecuentemente convertida en hilos
textiles u otros productos de
refuerzo como esterillas o hilos tajados.

FABRICACION DE LANA AISLANTE

En contraste con los filamentos continuos, las fibras de
lana aislante y las de cerámica refractaria se fabrican con
técnicas que consumen mucha energía
y que consisten en el vertido del material fundido sobre discos
giratorios o sobre series de ruedas rotativas. En la
fabricación de la lana de vidrio se han utilizado varios
métodos,
tales como el proceso de estirado por soplado y el de soplado por
la llama; pero el más difundido es el método
giratorio, en el cual se deja caer vidrio fundido, en
régimen controlado, en el centro del rotor, desde donde un
distribuidor adecuado lo lleva al interior de la pared vertical
perforada. Desde esta posición, la fuerza
centrífuga empuja al vidrio radialmente hacia el exterior
en forma de filamentos de vidrio individuales que salen por las
perforaciones. Para estirar aún más los filamentos,
se lanza un fluido de soplado por una o varias boquillas
dispuestas en torno al rotor y
concéntricas con él.

Por el contrario, la lana mineral no se puede producir
mediante el proceso giratorio, e históricamente se ha
obtenido con ayuda de una serie de mandriles de hilado
horizontales. La técnica de fabricación de lana
mineral utiliza un juego de
rotores (mandriles) montados en cascada que giran muy
rápidamente. El material fundido se distribuye
uniformemente sobre la superficie externa de los rotores, desde
donde es expulsado en forma de gotitas por la fuerza
centrífuga. Las gotitas se adhieren a la superficie del
rotor y adoptan la forma de cuellos alargados que, sometidos a un
nuevo a estirado acompañado de enfriamiento, se convierten
en fibras.

FIBRAS OPTICAS

Las fibras ópticas son hilos de vidrio finos como
un cabello diseñados para transmitir los rayos de luz a lo
largo de su eje. Diodos de
emisión de luz (DEL) o diodos láser
convierten las señales
eléctricas en las señales ópticas que se
transmiten a través de un núcleo cilíndrico
interior del cable de la fibra óptica. Las bajas
propiedades refringentes del revestimiento externo permiten
propagarse a las señales luminosas por reflexión a
lo largo del núcleo cilíndrico interior. Las fibras
ópticas están diseñadas y fabricadas para
propagar a lo largo del núcleo uno o varios haces
luminosos transmitidos simultáneamente.

La fibra unimodal se usa principalmente para
aplicaciones de telefonía y televisión
por cable y en el tendido de redes troncales. La fibra
multimodal se usa comúnmente para las comunicaciones
de datos y en redes
de edificios y otras instalaciones.

Para la fabricación de fibras ópticas se
requieren materiales y procedimientos
que satisfagan ciertos criterios básicos de diseño:
a) un núcleo de índice de refracción elevado
envuelto en un revestimiento de bajo índice de
refracción; b) baja atenuación (pérdida de
intensidad) de la señal, y c) baja dispersión o
apertura del haz luminoso.

Los materiales básicos que se utilizan
comúnmente para fabricar fibras ópticas son vidrio
de sílice de gran pureza con otros materiales
vítreos (vidrios de fluoruros de metales pesados y vidrios
de calcogenuros). También se utilizan materiales
policristalinos, monocristalinos, guías de ondas huecas y
materiales de plástico. Las materias primas deben ser
relativamente puras, con muy bajas concentraciones de metales de
transición y grupos hidroxilo
(menos de una parte por mil millones). Los métodos de
producción deben proteger el vidrio que se está
formando del ambiente
externo.

 PROPIEDADES

El éxito
en la manufactura del vidrio radica en controlar la temperatura
del proceso, para regular las fuerzas internas que lo hacen
quebradizo.

Templado: templar un vidrio es someterlo a un
calentamiento controlado y después enfriarlo
rápidamente. La superficie queda en un estado
permanente de compresión, de modo que las fuerzas que se
apliquen al objeto tendrán que vencer primero las
tensiones de comprensión.

Viscosidad: es otra propiedad de
importancia práctica en todas las etapas de
preparación porque de ésta depende la velocidad de
fusión. Podríamos definir la viscosidad como
la resistencia que presenta un líquido a fluir (un
líquido sobreenfriado es aquel que permanece como
líquido a temperaturas más bajas que la de
solidificación), la viscosidad de algunos líquidos
sobreenfriados comienza a aumentar violentamente a medida que la
temperatura disminuye y alcanzan una consistencia tal que su
endurecimiento los hace aparecer como sólidos, pero en
realidad tienen la misma estructura atómica que un
líquido.

Para tener un material con cierta resistencia es
necesario que las moléculas estén unidas con una
firmeza relativamente constante, por otro lado, mientras mayor
sea la proporción de óxido de aluminio,
magnesio o calcio con respecto al óxido de sodio, mayor
será la viscosidad.

Térmicas: podemos definir cuatro
temperaturas de referencia en función de
la viscosidad del vidrio. El punto de trabajo, donde
la viscosidad del vidrio caliente es lo suficientemente baja como
para poder darle
forma utilizando métodos ordinarios. El punto de
reblandecimiento, temperatura a la cual el vidrio empieza a
deformarse de manera visible. El punto de recocido, que es cuando
las tensiones internas existentes son desvanecidas, y que
corresponde a la temperatura más alta de recocido. Por
último el punto de deformación, donde el vidrio es
un sólido rígido y puede enfriarse
rápidamente sin introducir ningún tipo de tensiones
externas.

Densidad: depende de factores como la
temperatura, la presión a
la que está sometido y la composición, en la figura
se observa que en un vidrio la densidad aumenta
al incrementar la concentración de óxido de calcio
(CaO) y de titanio (TiO2), mientras que cuando se
eleva la cantidad de alumina (A12O3) o de
magnesia (MgO) la densidad disminuye.

Por otro lado, comparando un vidrio con fórmula
Na2O-PbO-SiO2 con otro que contenga
K2O-PbO-SiO2, vemos que se intensifica
notablemente la densidad cuando el porcentaje de PbO es alto que
con sodio (Na) es más alta que con potasio (K), y que
cuando llegan alrededor de 40% de contenido de óxido de
plomo prácticamente se igualan. En general, la densidad de
un vidrio varía muy poco si cambiamos la
presión.

Elasticidad: cuando una pieza de vidrio es
estirada por la acción de una fuerza, puede regresar a su
tamaño y forma original en el momento que se elimina el
esfuerzo que lo deforma, siempre que nos movamos dentro de
ciertos límites de
temperatura.

La fuerza elástica en un vidrio se debe a las
atracciones moleculares dentro del material cuando éste se
solidifica. Si las capas de vidrio se separan ligeramente por la
aplicación de una fuerza deformadora, las fuerzas
moleculares se ponen en actividad para atraerlas a sus posiciones
originales. Pero en el límite elástico las fuerzas
moleculares dejan de ser tan efectivas a causa de las
imperfecciones y de la falta de cristalinidad del
material.

En la figura se presenta la variación del
módulo de Young en un vidrio formado por 18% de
Na2O y 82% de SiO2, al cual se le agregan
pequeñísimas cantidades de diferentes óxidos
metálicos para cambiar su composición.

Con la incorporación de óxidos de sodio y
potasio el módulo de Young disminuye, mientras que con
óxidos de magnesio, hierro y calcio, aumenta. Sin embargo,
al adicionar óxidos de bario, aluminio, cinc y plomo casi
permanece constante. Un efecto diferente ocurre cuando el
óxido es un borato (B2O3), porque en
este caso el módulo de Young primero aumenta hasta llegar
a un máximo, y después disminuye por el exceso de
boro. Desde el punto de vista práctico, la
composición ideal para que un vidrio tenga mayor elasticidad es
con silicio, sodio, calcio y boro.

Compresibilidad: la temperatura es un factor muy
importante debido a los altos valores de
compresibilidad y la rapidez con la que cambia, que concuerdan
con la concepción de la naturaleza
líquida del estado vítreo. La compresibilidad es la
acción de reducir el volumen de un material.

En la figura se aprecia que la compresibilidad del
vidrio de Na y K aumenta linealmente con la temperatura, el que
contiene borosilicato de cinc siempre decrece, mientras que el de
sílice y el pyrex decaen para volver a crecer
aproximadamente después de los 250ºC.

Durabilidad química: es la resistencia al
ponerlo en contacto con el agua o con
agentes atmosféricos, así como con soluciones
acuosas de ácidos,
bases y sales, cuando se habla de altas resistencia a reactivos
químicos se quiere decir que para que las reacciones
ocurran tiene que pasar un tiempo muy
largo, por lo que prácticamente no reaccionan.

El vidrio tiene una resistencia excelente a los
ácidos, excepto al fluorhídrico, y a las soluciones
alcalinas frías, los recubrimientos de vidrio son
resistentes a todas las concentraciones de ácido
clorhídrico a temperaturas menores de 200º C; a todas
las concentraciones de ácido nítrico hasta el punto
de ebullición; al ácido sulfúrico diluido
hasta el punto de ebullición y concentrado hasta 300º
C.

Comparación de la acción de diferentes
soluciones ácidas, H2O y básicas en seis
vidrios. Los números del 1 al 5 son
sódico-cálcicos y el 6 es pyrex

En la misma figura se puede observar que todos, menos el
pyrex, reaccionan con el agua caliente. En contacto con medio
acuoso lo que ocurre es un intercambio de iones sodio [Na+] por
iones hidronio [H3O+]. Los iones hidronio están
presentes en el agua en equilibrio con
los iones [OH—]. Este intercambio va disolviendo el
material. Por el contrario, cuando el vidrio se mezcla con una
base, el intercambio iónico sucede entre los aniones (los
que tienen carga negativa) de la estructura [A1 (OH)— 4] y
los grupos hidroxilo [OH—] de la base. Como resultado
tendremos una mayor cantidad de [OH—] dentro de la
estructura del vidrio.

Desde que en 1868 Stas obtuvo por primera vez un vidrio
resistente a los ácidos, a las bases y a diferentes
agentes corrosivos químicos, se han sucedido muchos
adelantos hasta llegar al vidrio pyrex, conocido por su alta
durabilidad química a altas temperaturas, con una
composición de 81% de SIO2, 13% de
B2O3, 3.6% de Na2O, 0.2% de
K2O y 2.2% de A12O3, que hasta
la fecha no ha cambiado ni ha podido ser sustituido por
otro.

Eléctricas: con respecto a las propiedades
eléctricas, la conductividad de un vidrio depende de su
composición, de su temperatura y de las condiciones
atmosféricas que rodean al material. A bajas temperaturas
los vidrios multicomponentes son aislantes. A todas las
temperaturas son conductores electrolíticos, y de 25 a
1,200ºC la resistividad es variable.

En la figura se observa que al aumentar la temperatura
aumenta la conductividad eléctrica, y a pesar de que es
semejante el comportamiento de los vidrios que aparecen en la
figura, se puede ver que los que contienen bario (4) y plomo (5)
necesitan una temperatura mayor, de 244 y 248ºC
respectivamente, para comportarse como conductores.

PRODUCTOS CERAMICOS

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.

En general, los materiales cerámicos usados para
aplicaciones en ingeniería pueden clasificarse en dos
grupos: materiales cerámicos tradicionales y materiales
cerámicos de uso especifico en ingeniería.
Normalmente los materiales cerámicos tradicionales
están constituidos por tres componentes básicos:
arcilla, sílice (pedernal) y feldespato. Ejemplos de
cerámicos tradicionales son los ladrillos y tejas
utilizados en las industrias de la
construcción y las porcelanas
eléctricas de uso en la industria
eléctrica. Las cerámicas ingenieriles, por el
contrario, están constituidas, típicamente, por
compuestos puros o casi puros tales como oxido de aluminio
(Al2O3), carburo de silicio (SiC), y nitruro de
silicio(Si3N4). Ejemplos de
aplicación de las cerámicas ingenieriles en
tecnología
punta son el carburo de silicio en las áreas de alta
temperatura de la turbina del motor de gas, y el oxido
de aluminio en la base del soporte para los circuitos
integrados de los chips en un modulo de conducción
térmica.

MATERIAS PRIMAS

La materia prima utilizada es la Arcilla; roca
sedimentaria del tipo incoherente y compuesta por minerales
arcillosos y no arcillosos (Cuarzo, Feldespato
Si3O8KAl y Mica
(SiO4)3H2Al3)
mezclados a veces con impurezas de gran proporción
(materias orgánicas, óxidos e Hidróxidos de
Fe, Mn, Ti, sales de Ca y Mg, etc.). Básicamente desde el
punto de vista químico la arcilla es un silicato de
alúmina
hidratado
(SiO2Al2O3.2H2O).Estructuralmente
la arcilla se caracteriza por la fineza de sus elementos, pero
puede encontrarse mezclada en variadas proporciones con
partículas mas gruesa.

Algunos compuestos cerámicos con estructuras
cristalinas relativamente sencillas están recogidos en la
tabla con sus puntos de fusión.

Estructuras de los Cerámicos
Sencillos:

Estructura cristalina de arcillas. a) Sin
metales alcalinos (montmorillonita). b) Con metales alcalinos y
alcalinotérreos (illita).

CLASIFICACION DE LOS PRODUCTOS
CERAMICOS

• PORCELANA
• LOZAS (Común, Fina)
• LADRILLOS REFRACTARIOS (Básicos, Ácidos
  y Neutros)
• GRES

FABRICACIÓN DE PRODUCTOS CERÁMICOS

Hasta la obtención de un determinado producto
cerámico la arcilla y demás materias primas han
de pasar por una serie de procesos:
Produciéndose consecutivamente las siguientes operaciones.
– Tamizado: Para eliminar las partículas más
gruesas, no correspondientes a la fracción
arcillosa.
– Lavado: Para eliminar otras impurezas.
– Molido: Para disgregar las arcillas y triturar los
desengrasantes.
– Mezclado y amasado: Para conseguir toda la
homogeneización de la materia prima y agua.
– Raspado laminado: permite una mayor homogeneización de
la pasta

MOLDEO:

Todos los minerales mezclados con H2O en
proporciones variables da
origen a una masa plástica, que como tal puede modelarse
en la forma deseada. Desecando el objeto después de su
modelado, la plasticidad disminuye gradualmente al reducirse el
contenido en agua, y cuando ya esta seco el objeto es duro,
frágil y posee una discreta tenacidad que permite
manejarlo, con esta desecación no se destruyen las
propiedades plásticas de los minerales
arcillosos.

Si se somete a cocción adecuada el objeto
desecado, las propiedades plásticas de los materiales
arcillosos son irreversiblemente destruidas y se forma el
producto cerámico con propiedades de los minerales
arcillosos, con estructuras y características
peculiares.

La plasticidad, la firmeza en seco, la tendencia a
agrietarse o retorcerse durante el desecado, la facilidad para
adaptarse a la forma del molde y otras propiedades son muy
diferentes para cada Arcilla y para cada
Caolín.

La elasticidad de la masa y su refractariedad son
propiedades independientes.
Actualmente se realiza el moldeo a máquina (galleteras),
estos sistemas tratan
de obtener productos seriados de mayor calidad. Permiten
disminuir el agua de amasado y trabajar con pastas más
secas, o bien, trabajar con arcillas poco plásticas.
Básicamente constas de un cuerpo cilíndrico
horizontal en el cual gira un eje que tiene unos Helicoides, que
empujan la pasta hacia una boquilla que le da forma.

• Moldeo por prensa:
  Permite el moldeo de pastas secas para la fabricación
  de tejas planas. Se da la forma mediante troquel que se
  comprime a gran presión.
  Moldeo por colada: Se utiliza una pasta arcillosa liquida
  mediante álcalis que recibe el nombre de barbotina, se
  introduce en moldes de yeso que son los encargaos de dar la
  forma del producto, este sistema se emplea en ciertos
  productos de porcelana, loza o gres (fregaderos, inodoros,
  bidets, etc.).
• Secado: Durante el secado se elimina parte del agua
  de amasado hasta un 5%. Debe de realizarse de forma gradual y
  progresiva para evitar alabeos y
  resquebrajamientos.
• Cocción: Cualquier defecto de las fases de
  fabricación anteriores se manifestará y
  potenciará durante la cocción. La
  cocción se realiza en distintos tipos de
  hornos:

• Hornos discontinuos: estarán fríos
  cuando se coloquen los productos ha cocer, a
  continuación se eleva la temperatura progresivamente
  hasta obtener el punto óptimo previsto para cada
  pasta, y luego se va enfriando lentamente.

• Hornos continuos: la temperatura para la
  cocción siempre estará presente, para la
  cocción de los productos se deslizan éstos par
  la zona de fuego (hornos túnel) o, por el contrario el
  fuego avanza encontrándose los productos
  estáticos (hornos hoffmann). Sea cual sea el sistema
  están constituidos por tres zonas caloríficas;
  precalentamiento, cocción y enfriamiento.

La cerámica vidriada sigue el mismo procedimiento del
producto cerámico con la diferencia de que se eleva la
temperatura durante la cocción provocando así que
se vitrifique, los poros se cierran y el material se vuelve
compacto. Otra manera de obtener cerámica vidriada es
mediante el empleo de
barnices o esmaltes, con lo que los productos obtienen una
superficie dura, permeable y lisa.

Los azulejos son piezas de poco espesor utilizadas tanto
en revestimientos verticales como en pavimentos. Consta de un
soporte arcilloso, denominado bizcocho y de un recubrimiento
vítreo por medio de un esmalte cerámico que le dota
de una superficie impermeable y dura.
La fabricación del azulejo se puede realizar según
dos procesos, proceso bicocción, proceso de
monococción.

Proceso de bicocción:

– Preparación de las materias primas por
vía seca convencional.
– Moldeo por prensado en semiseco.
– Secado estático en primer lugar y luego
dinámico en secaderos túnel.
– Primera cocción del soporte en hornos
túnel.
– Selección del bizcocho.
– Aplicación del vidriado.
– Segunda cocción del vidriado.
– Clasificación del azulejo.
– Embalaje.
– Expedición.

Proceso monococción:

– Preparación de las materias primas por
vía húmeda (15-25% de agua).
– Secado por atomización.
– Moldeo por prensado en semiseco.
– Secado rápido en secaderos dinámicos.
– Aplicación del vidriado.
– Cocción del soporte y vidriado.
– Clasificación del azulejo.
– Embalaje.
– Expedición

GRES

El gres es un producto cerámico elaborado con
arcillas fácilmente vitrificables durante la
cocción. Se obtienen productos impermeables, de gran
dureza y alta compacidad
Se obtiene a partir de arcillas que funden a bajas temperaturas,
con ausencia total de carbonatos. Se les añade cuarzo y
feldespatos.

Como materia prima se usan Arcillas Greificantes (que
vitrifican a baja temperaturas), mezcladas en proporciones
convenientes, y Pegmatitas. Los compuestos fundamentales de las
arcillas greificantes son la Illita y la Bravaisita, en cuyo
retículo cristalino abundan el Fe, Mg, y los alcalinos, o
sea átomos que hacen descender la temperatura de
fusión a 1000 – 1200ºC.

Con gres se pueden fabricar variedad de productos, (aparatos
sanitarios, tuberías de saneamiento para sustancias
químicas agresivas, etc.). Su mayor campo de
aplicación es sin duda en la fabricación de
revestimientos y pavimentos de azulejos gresificados:

• Gres rústico extrusionado, de muy baja
  porosidad, no se aplica recubrimiento vidriado.
• Pavimentos vidriados de gres, con soporte de
  diferente coloración parcialmente gresificados
  denominados comúnmente pavimentos de gres o gres
  monococción. Es el pavimento cerámico más
  demandado.
• Pavimentos de gres porcelánico, constituidos
  por mezcla de arcillas vitrificadas de composición
  próxima a la porcelana, cocidas a una temperatura tal
  que se obtiene un producto no susceptible de alteraciones
  físicas o químicas, y absolutamente impermeable.
  Se identifica con los pavimentos de elevadas prestaciones
  mecánicas.

PORCELANA

Existen dos clases de porcelana, y ambas son más
duras que el vidrio y muy resistentes a la acción
química, la Dura y la Blanda.

La Porcelana se obtiene a partir de una pasta
constituidas por;

Caolín (Arcilla pura): 35 a 65%

Cuarzo (SiO2): 15 a 25%

Feldespato (Si3O8KAl): 20 a 40%
(fundente)

Estructura de la caolinita.

FABRICACION

Las materias primas se muelen, en un molino a bolas,
durante 20 a 40 horas, añadiéndose el 50%
aproximadamente de H2O y algo de silicato de sodio y
carbonato de sodio para conseguir fluidificar la masa;
ésta se llama BARBOTINA. Luego se vuelca en moldes de yeso
donde se logra las más diversas formas y figuras o bien se
pasa por filtros prensa que lo deja con un 20 a 22% de
H2O, que se emplean para fabricar tubos de porcelana y
piezas aislantes.

Estos son sometidos a un proceso de secado al aire, en
secaderos especiales conforme al producto a obtener, el fin de
este proceso es permitir luego la cocción.

El secado se realiza cuidadosamente por que al perder
H2O, se puede ocasionar grietas, fisuras, etc. que
hacen inservibles a los objetos.

El cocido (operación importante y delicada),
deshidrata la pasta y se realiza en hornos donde la temperatura
es de alrededor de 900ºC. La masa se vitrifica y pasa a
hornos especiales en donde para porcelanas duras es de
1450ºC y para porcelanas blandas de 1300ºC.

La composición química de la porcelana
esta comprendida entre:

SiO2: 60 a 70% Alcalinotérreos: 0 a
2%

Al2O3: 22 a 35% Alcalinos: 3 a
7%

Estructuralmente esta constituida por una fase
vítrea que contiene gran cantidad de SiO2 (75 a
85%), Al203, K2O, y diversas
impurezas, gránulos de cuarzo y numerosísimos
cristales aciculares de Mullita
(Si2O13Al6) frecuentemente
entrelazados entre sí.

LOZAS

Cerámica de masa porosa, ligera, densa y sonora
de cuerpo blanco y recubierta por un barniz transparente. Pueden
ser:

• Lozas Dulces (Calcáreas): cuya
  composición varia en

SiO2: 55 a 65%

Al2O3: 25 a 30%

Alcalinotérreos: 5 a 15%

Alcalinos: 2 a 3%

Las materias primas son Arcillas, Calizas y arena de
Cuarzo, como el objeto es obtener un producto fino se selecciona
con cuidado buscando una mayor pureza y un contenido bajo de Fe.
La cocción tiene lugar en dos tiempos; la primera a altas
temperaturas (1050 a 1100ºC), en atmósfera oxidante; y
la segunda luego de revestir el objeto con los componentes de un
esmalte semiopaco se recuece a temperaturas más bajas (900
a 1000ºC).

Estructuralmente presentan buena adhesión entre
las fases vítreas y las fases cristalinas. El Barniz tiene
un alto contenido en Minio (Pb3O4, Plomo
Rojo) y Borax (Na2B4O7.10
H2O).

El Esmalte evita la porosidad y se lo usa vajillas y
baldosas comunes de revestimiento.

• Lozas Fuertes (Feldespáticas): llamadas
  también Lozas Finas; de composición
  variable.

SiO2: 65 a 70%

Al2O3: 25 a 30%

Alcalinotérreos: 1,2%

Alcalinos: 1 a 2%

Las materias primas son seleccionadas cuidadosamente y
se usan las Arcillas con menor cantidad de impurezas y
constituidas casi exclusivamente por Caolinita
Si4O10Al4(OH)8,
buenos Cuarzos y buenos Feldespatos.

La cocción se realiza en dos tiempos siempre en
atmósfera oxidante, teniendo la primera la temperatura mas
alta (hasta los 1300ºC), y la segunda después de la
aplicación del Barniz un poco mas baja (1100 a
1150ºC).

Estructuralmente se encuentra una fase vítrea
constituida por vidrios Alcalinos y Alcalinotérreos con un
alto contenido de SiO2, y una fase cristalina donde se
identifica la Mullita y la Cristobalita. Se debe subrayar que el
Barniz por su diversa composición (Minio, el Borax, Caliza
y Carbonatos Alcalinos) y por las diversas temperaturas de
cocción respecto a la fase vítrea de la masa
presenta propiedades diferentes. Unos de los problemas
fundamentales en la producción de Lozas Fuertes es lograr
el equilibrio entre la pasta y el Barniz de modo que se eviten
fisuras entre los dos. A esta se la usa en la producción
de vajillas comunes, baldosas de revestimiento y de pavimento, y
artículos sanitarios.

Representación gráfica de las diferencias
estructurales entre un cristal (a) y un vidrio (b).

ELECTROCERAMICAS

Las formulaciones para porcelana eléctrica
contienen, típicamente, 20% de caolín, 30% de
arcillas plásticas, 20% de sílice y 30% de
fundentes. Cerámicas de cordierita eléctrica son
hechas a partir de mezclas de arcillas, alúmina y talco.
El criterio principal que determina la selección de
minerales y su formulación exacta son la resistencia
eléctrica o conductividad y las propiedades
dieléctricas. Las cerámicas de porcelana
eléctrica no deben doblarse durante el quemado, y deben
ser completamente vítreas para enfrentar las altas
temperaturas de hasta 1.180ºC.

La sustitución de sienita nefelina para el
feldespato potásico en la formulación de cuerpos
para porcelanas eléctricas incrementa el rango de
temperaturas de quemado permitidas, la resistencia, el
encogimiento a bajas temperaturas de quemado, y reduce la
absorción. El feldespato es agregado como fuente de
alúmina para incrementar la resistencia mecánica del cuerpo, para dar elevada
resistencia dieléctrica y térmica, y para
incrementar la resistencia química y abrasiva y la
refractoriedad del cuerpo. Se utiliza feldespato potásico
de alta calidad debido a que su alto contenido de álcalis
es esencial para asegurar que el producto final sea muy
vítreo. Asimismo, si el contenido de sodio es muy elevado,
tiene un efecto negativo en las propiedades eléctricas de
la porcelana.

La electrocerámicas se obtiene mediante la mezcla
de:

1) El caolín o tierra de
porcelana que es un silicato de aluminio hidratado, cuya
composición corresponde aproximadamente a la
fórmula Al2O3 – 2SiO2 –
2H2O.

2) El cuarzo u óxido de silicio de fórmula
SiO2

3) El feldespato, nombre genérico de un grupo de
minerales petrogenéticos o formadores de rocas. Todos los
feldespatos son silicatos anhidros de aluminio, con potasio,
sodio y calcio. El feldespato potásico es el m s
empleado en la fabricación de la porcelana y su
fórmula química aproximada es K2O –
Al2O3 – 6SiO2

De estos ingredientes, el caolín es responsable
del buen comportamiento plástico del material antes de ser
sometido al fuego, el cual es muy importante para dar forma a los
grandes aislantes de alta tensión. El feldespato es un
fundente que funde fácilmente y, que durante el
calentamiento por fuego, disuelve el sílice del
caolín y del cuarzo para formar el vidrio.

Las proporciones de estas sustancias en la mezcla
determinan las propiedades eléctricas, mecánicas y
térmicas de los productos obtenidos después de la
cocción.

Esta porcelana, que podríamos considerar
básica, tiene unas propiedades eléctricas,
mecánicas y térmicas de tipo medio. Si se quieren
fabricar porcelanas especiales en las que predominen una o mas de
estas propiedades, deben modificarse las proporciones de los
componentes básicos.

En vez del feldespato o unido a éste, las mezclas
pueden tener otros fundentes tales como óxidos alcalino
térreos, óxido bórico etc. y, en vez de
cuarzo, otros materiales tales como óxido de zirconio, de
titanio etc.

PROPIEDADES DE LA ELECTROCERAMICA:

a) Excelentes características
dieléctricas.

b) Gran resistencia mecánica a la compresión y a la
flexión y buena resistencia a la tracción y a la
torsión.

c) Impermeable al agua y a los gases.

d) Inatacable por los  álcalis y
 ácidos concentrados excepto el  ácido
fluorhídrico.

e) Soporta perfectamente grandes cambios de
temperatura y sus temperaturas máximas de servicio son
muy elevadas (del orden de los 1273 K).

PROCESO DE OBTENCION

El proceso de obtención de la porcelana tiene
gran importancia a la hora de obtener buenas propiedades
eléctricas y mecánicas. El proceso
tecnológico aunque aparenta ser muy sencillo, presenta
muchos puntos variables de forma tal que las variaciones en cada
uno de ellos conducen a la obtención de determinadas
propiedades.

La fabricación de productos de porcelana de alta
calidad necesita de un gran desarrollo
tecnológico.

A continuación se describen brevemente los pasos
fundamentales del proceso:

a) Selección de los materiales: se procede a
seleccionar los materiales a utilizar según las
propiedades que se requieren tanto eléctricas,
mecánicas y térmicas.

b) Determinación de las proporciones: se
determinan las proporciones establecidas según las
propiedades que se desean obtener. Este paso debe ser realizado
con sumo cuidado y bueno en las mediciones.

c) Mezclado con agua: los productos arcillosos que no
necesitan triturado se disuelven en agua formado una pasta
semilíquida. Los productos pétreos se mezclan con
una determinada proporción de agua (40-50 %).

d) Molido de los materiales: se procede a la
trituración de los materiales pétreos en molinos
especiales que no contengan elementos metálicos; primero
se pasan por molinos de rodillos de granito y luego por el
molino de bolas. El tamaño de los granos es de suma
importancia en la obtención de las propiedades, por eso
se ha establecido que el material se considere molido cuando
una vez pasado a través de una criba de 10 000 agujeros
por cm² no permanezcan en la misma más del 5% del
producto.

e) Mezclado: los productos así obtenidos, se
mezclan con agua hasta obtener una masa líquida que
contenga del 45-50 %.

f) Prensado: la mas líquida se hace pasar por
un filtro prensa a presión de 6-8 atm, en la que se le
retira no menos del 25-30 % de agua, obteniéndose una
masa plástica en forma de disco.

g) Secado: la masa plástica, así
obtenida, se sitúa al vació con el fin de
retirarle las oclusiones de aire y lograr una distribución una distribución
uniforme del agua; en ocasiones este proceso se realiza
guardando la masa en lugares secos, con una temperatura
determinada y durante un período de tiempo previamente
establecido.

h) Conformación: se procede a dar la forma
adecuada a la masa prensada según el producto deseado;
los métodos que se utilizan son varios (torneado,
prensado, extrusado, etcétera). Existe otro
método muy usado; este es el vaciado, el cual consiste
en llenar un molde con la pasta en forma líquida y
esperar a que se seque la misma para retirarle el
molde.

i) Secado: conformado los productos, se sitúan
los mismos en corrientes de aire con determinada temperatura
para retirarla aún más la humedad.

j) Barnizado: el barnizado consiste en cubrir la
superficie con un baño de una sustancia líquida a
base de porcelana con otros productos y algún pigmento.
El barnizado se puede realizar por inmersión
según la tecnología utilizada.

k) Cochura: se sitúan las piezas ya barnizadas
en un molde de material refractario el cual se introduce en el
horno donde se procede a la cocción de las piezas.
Elevando la temperatura hasta 1500-1600 ºC (según
el producto). Este proceso se realiza en hornos circulares
aunque el proceso correcto se realiza en hornos
túnel.

Durante la cocción, los productos iniciales se
descomponen en sus elementos; estos se unen dando origen a un
nuevo producto; la porcelana.

l) Enfriamiento: luego se procede a enfriar los
productos a un régimen determinado, según el tipo
de producto y la temperatura alcanzada.

m) Fijación de los elemento de sujeción:
se le sitúan los elementos metálicos que le
sirven de ejecución si los tiene. Esto se realiza con un
cemento
especial destinado para estos fines.

n) Pruebas: se
realiza las pruebas de rutina para eliminar los productos que
han resultado defectuosos.

USOS

La electroceramica se utiliza en infinidad de elementos
aislantes. Por sus excelentes propiedades eléctricas y
mecánicas, así como por su poco envejecimiento
debido a la acción de radiaciones solares, humedad,
lluvia, suciedad etc., es el elemento aislante de uso más
generalizado como aislador para las redes eléctricas de
potencia,
así como en los dispositivos de bajos, medianos y altos
voltajes (transformadores,
interruptores, separadores etc.).

Los usos más frecuentes de las electroceramicas
son:

Aisladores de porcelana: Los
aisladores eléctricos son los tipos mas diversos:
aisladores para líneas aéreas, de
suspensión, para tensiones elevadas (de más de 35
kV), y rígidos o de espigas, para tensiones más
bajas; aisladores para centrales, de apoyo, pasamuros (de
entrada); aisladores para aparatos, que forman parte de la
estructura de diversos tipos de estos, como transformadores,
interruptores de aceite,
desconectadotes y descargadores; piezas de porcelana para
instalaciones, como aisladores de carrete, piezas para
portalámparas, interruptores, enchufes, cortacircuitos,
aisladores de suspensión de antenas,
telefónicos y telegráficos.

• Aisladores para líneas de conducción:
  En las líneas aéreas de conducción
  eléctrica para tensiones de hasta 35 kV se emplean los
  aisladores de espiga, que aseguran la sujeción
  rígida de los conductores a puntos determinados de los
  postes.
• Aisladores de suspensión: Las cadenas de los
  aisladores de suspensión pueden ser de
  alineación, que sirven para suspender los cables en
  los postes intermedios, y tensores o te amarre, que los
  sujetan de las torres de amarre. Así, en las
  líneas para 110 kV, las cadenas suelen tener 6
  ó 7 elementos aisladores; en las líneas para
  220 kV, 10 – 12 elementos y así
  sucesivamente.
• Aisladores telegráficos y
  telefónicos: Estos aisladores se utilizan en los
  tendidos de líneas telefónicas y
  telegráficas y para sujetar los hilos de baja
  tensión a postes, muros, etc.
• Aisladores para centrales eléctricas: Los
  aisladores de apoyo sirven para sujetar rígidamente
  las barras de los dispositivos de distribución y
  diversas piezas de aparatos eléctricos. Tienen gran
  importancia los aisladores pasamuros, que sirven para dar
  paso a través de las paredes, suelos y
  tabiques de los edificios a los conductores de alta
  tensión, por dentro de él pasa una barra de
  cobre conductora de la corriente y a ambos extremos tiene
  bornes roscados a los cuales se sujetan los cables o barras
  que llegan a dicho aislador.
• Aisladores para aparatos: Estos aisladores, que
  forman parte de diversos aparatos eléctricos, tienen
  formas y dimensiones muy variables. Como tales son
  importantes los aisladores de entrada, que sirven para
  introducir los conductores en las cajas metálicas e en
  las cubas de los aparatos (transformadores, interruptores de
  aceite, condensadores, etc.).

Porcelana para instalaciones: Bajo
esta denominación se agrupan los aisladores de carrete,
las piezas de las cajas y enchufes de clavija, de los
portalámparas, cortacircuitos fisibles, etc. En lo
fundamental son piezas que se producen en gran escala en las
fábricas de porcelana, prensándolas, en moldes de
acero, de una masa de porcelana bastante seca (con poca cantidad
de agua); la calidad de esta porcelana es muy inferior a la que
se emplea en aisladores de alta tensión.

Radioporcelana y ultraporcelana:
Las cerámicas para radiointalaciones, se utilizan en la
fabricación de elementos aislados para antenas,
transmisiones, pasadores, etc., donde existan campos de alta
frecuencia.

Normalmente, en estos productos se sustituye el
feldespato por el óxido de bario u otros productos que
garanticen estas características. Otra cuestión es
el aumento del contenido de arcillas (hasta el 40 %) o sustituir
esta por aluminio puro (A12 O3).

La gran desventaja de esta porcelana es su gran
retracción volumétrica (12-15 %)

Esto dificulta sensiblemente la elaboración de
estos productos, aunque se justifica el costo con las
aplicaciones en que se utiliza.

MATERIALES
REFRACTARIOS

Los refractarios deben soportar altas temperaturas sin
corroerse o debilitarse por el entorno y están
constituidos por óxidos de elevada temperatura de
fusión, como Silice (SiO2), Alúmina
(Al2O3) y la Magnesia (MgO), se dividen en
tres grupos: ácidos, básicos y neutros con base en
su comportamiento químico.

Refractarios ácidos: Incluyen las arcilla
de sílice, de alúmina y refractarios de arcilla. La
sílice pura a veces se utiliza para contener metal
derretido. Los refractarios de arcilla por lo general son
relativamente débiles, pero poco costosos. Los
silico-aluminoso contienen 32 a 45% de
Al2O3 y el resto sílice.

Refractarios Básicos: Varios refractarios
se basan en el MgO (magnesia o periclasa) y la CaO (cal). El MgO
puro tiene un punto de fusión alto, buena refractariedad
buena resistencia al ataque por los entornos que a menudo se
encuentran en los procesos de fabricación de acero.
Típicamente, los refractarios básicos son
más costosos que los refractarios
ácidos.

Refractarios Neutros: Normalmente incluyen la cromatina
y la magnesita, pueden ser utilizados para separar refractarios
ácidos de los básicos, impidiendo que uno ataque al
otro. Están principalmente constituidos por óxidos
de cromo, magnesia y hierro en composición
aprox.

Cr2O3 40% Mg 15% Fe2O3 12%

Refractarios Especiales: El carbono, el
grafito, es utilizado en muchas aplicaciones refractarias,
particularmente cuando no hay oxígeno
fácilmente disponible. Estos materiales refractarios
incluyen la circonia (ZrO2), el circón
(ZrO2.SiO2) y una diversidad de nitruros,
carburos y boruros.

FABRICACION

El tipo de refractario utilizado en toda
aplicación específica depende de los requisitos
críticos del proceso. Así, los procesos que exigen
resistencia a la corrosión por gases o líquidos
exigen porosidad baja y elevada resistencia física y a la
abrasión. Cuando la condición limitante es la baja
conductividad térmica, hay que recurrir a refractarios
totalmente distintos. En realidad, suelen emplearse combinaciones
de varios. No hay ninguna línea de demarcación
clara entre materiales refractarios y no refractarios, aunque se
ha mencionado la capacidad para soportar temperaturas superiores
a 1.100 °C sin reblandecerse como requisito práctico
de los materiales refractarios industriales. Los refractarios y
sus productos se presentan a veces preformados (moldeados) o se
forman e instalan "in situ", aunque en general se suministran en
las siguientes formas:

Ladrillo: las dimensiones
estándar de un ladrillo refractario son 23 cm de longitud
por 11,4 cm de anchura y 6,4 cm de espesor (ladrillo recto). Se
fabrican por extrusión o prensado en seco en prensas
mecánicas o hidráulicas. Las piezas formadas se
cuecen antes de usarlas o aglomerarse y endurecerse con
alquitrán, resina u otros compuestos
químicos.

Moldeado por colado: mediante el
arco eléctrico se funden mezclas refractarias que se
moldean por colado en distintas formas (por ejemplo, bloques para
tanques de vidrio que alcanzan dimensiones de hasta 0,33 x 0,66 x
1,33 m). Después del moldeado y el recocido, los bloques
se rectifican cuidadosa- mente con una muela para asegurar un
encaje preciso.

Refractarios colados y moldeados a
mano: las formas grandes, como quemadores y bloques
de cuba, o
complicadas, como las piezas de los alimentadores de vidrio,
gacetas y similares, se producen por colado de una barbotina de
cemento hidráulico o por moldeo a mano. Debido a que estas
técnicas son muy laboriosas, se reservan para aquellos
artículos que no pueden elaborarse de otro
modo.

Refractarios aislantes: los
refractarios aislantes en forma de ladrillo son mucho más
ligeros que los ladrillos convencionales de la misma
composición debido a su porosidad.

Moldeables y mezclas aplicables a
pistola: están compuestos de granulados
refractarios a los que se añade un fijador
hidráulico que al mezclarlo con agua reacciona y aglutina
toda la masa. Estas mezclas están diseñadas para
ser aplicadas con una pistola dotada de una boquilla a
través de la cual se pulverizan con aire a presión.
La mezcla se diluye en agua antes de aplicarla con la pistola o
en la propia boquilla.

Refractarios plásticos y mezclas
apisonadas: los refractarios plásticos son
mezclas de granulados refractarios y arcillas plásticas o
plastificantes con agua. Hay mezclas para apisonar con y sin
arcilla y suelen utilizarse con un encofrado. La
proporción de agua usada con estos productos varía,
pero se procura que sea mínima.

Los refractarios se utilizan en muchas industrias para
recubrir calderas y
hornos de todo tipo, pero el mayor porcentaje se emplea en la
elaboración de metales. En la industria del acero, un alto
horno típico o un horno de solera abierta utilizan muchos
tipos diferentes de refractarios, unos de sílice, otros de
cromo o magnesita o de las dos cosas y otros de arcilla
refractaria. Cantidades mucho menores se utilizan también
en aplicaciones como la obtención de gas, coque y
subproductos; centrales eléctricas; plantas
químicas; hornos de cocina y estufas; cemento y cal;
cerámica; vidrio; esmaltes y barnices; locomotoras y
barcos; reactores nucleares; refinerías de petróleo; eliminación de desechos
(incineradoras).

Autor:

Vega Oscar