Cerámica

A cerámica é calquera dos diversos materiais duros, fráxiles, resistentes á calor e resistentes á corrosión que se obteñen mediante a conformación e posterior cocción dun material inorgánico e non metálico, como a arxila ou a terracota, a alta temperatura (de 700 °C a 1100 °C) despois de lles dar a forma mediante un moldeado ou modelaxe. Exemplos comúns son o barro, a porcelana e o ladrillo. Tamén se refire a arte que fabrica obxectos como olas ou xerras (olaría), tellas e materiais de construción. Na historia da humanidade é a primeira arte do lume e atópase antes da metalurxia e do vidro. A palabra abarca tanto o material, como a tecnoloxía e os obxectos feitos con ela. Certos tipos de cerámicas son representativos dunha época, dunha cultura (por exemplo a cerámica xaponesa e as súas diversas variantes como a azul e branca, a mingei etc. ) ou tamén das culturas arqueolóxicas (por exemplo a cerámica grega de figuras negras ou a cerámica romana antiga). A cerámica na historia
Prehistoria
A cerámica e absolutamente fundamental no estudo arqueolóxico e moi especialmente na prehistoria. A causa é que se trata dun dos elementos conservados máis abundante e, ó mesmo tempo, cun ciclo de vida relativamente curto, o que permite empregala para facer datacións relativas analizando a súa tipoloxía. A cerámica é o principal "fósil director" na historia da arqueoloxía. Ademais, permite outros moitos tipos de estudos: achegamento á vida cotiá, comparacións culturais, estudos de difusión ou contactos, análises de contidos, etc. Ademais de empregar a cerámica como data relativa, o momento absoluto de cocción dunha cerámica prehistórica pode datarse con técnicas como a termoluminiscencia. Un exemplo de cerámica prehistórica é a cerámica campaniforme. Tipoloxía das cerámicas
A tipoloxía das cerámicas establécese atendo diferentes aspectos: A forma xeral
A decoración ou ornamento
A fábrica
Pola súa estrutura clasifícanse en: Porosas: fractura térrea, gran groso, opacas e absorben máis do 5% de auga.
Semicompactas ou semiporosas: de gran fino, pouco permeables e tamén pouco absorbentes á auga, do 1% ao 4%.
Compactas: estrutura microcristalina, impermeables e translúcidas.
Vitrificadas: fractura criptocristalina, transparentes, refrinxentes, brillantes e impermeables (véxase esmalte). Neste grupo áchanse os vidrados. Usos
O seu uso inicial foi, fundamentalmente, como recipiente para alimentos; máis adiante utilizouse para facer figuras de carácter máxico, relixioso ou funerario. Tamén se empregou como material de construción en forma de ladrillo, tella, baldosa ou azulexo, tanto para paramentos como para pavimentos. A técnica do vidrado proporcionoulle grande atractivo, utilizándose tamén para a arte, como a escultura. Actualmente tamén se emprega como illante eléctrico e térmico en fornos, motores e en blindaxe. Materias primas
A arxila
A materia prima básica para elaborar cerámica é a arxila. As arxilas son rochas fragmentarias disgregadas, procedentes da descomposición dos feldespatos e constituídas basicamente por silicato de aluminio hidratado, presentando en numerosas ocasións silicatos de magnesio, ferro e outros minerais tamén hidratados. Propiedades das arxilas Nas arxilas empregadas na industria cerámica débense ter en conta as seguintes propiedades. Afinidade da arxila seca pola auga:
A afinidade ou capacidade de absorción da arxila seca pola auga refírese á facilidade que ten a arxila de humedecerse. Unha arxila non é plástica, pero a plasticidade dela vai aumentando a medida que lle engadimos auga, até un límite determinado. Plasticidade:
A plasticidade está inherentemente ligada ás relacións físico-químicas entre as partículas da arxila e da auga. Así pois, a plasticidade vese ponderada por: A composición mineralóxica
Tamaño de partículas e distribución de tamaños
Tensión superficial da auga
A arxila amasada con auga é un dos materiais máis plásticos que se coñece, sendo a cantidade de auga o factor que máis inflúe. Reciben o nome de graxas as arxilas moi plásticas, e magras as pouco plásticas. Comportamento ante a calor:
A reacción irreversible de endurecemento que ten lugar cando unha arxila se quenta fortemente é outras das características básicas para a industria cerámica. Durante o proceso de quecemento teñen lugar unha serie de trocos físico-químicos nas arxilas que podemos resumir como segue: Até os 100 °C. Prodúcese o desecamento, a eliminación da auga de moldeo. Como consecuencia do desecamento as arxilas adquiren a propiedade coñecida como resistencia en fresco.
Até os 400 °C. Elimínase a auga de plasticidade ou película que rodea as partículas. Até este momento non se producen cambios químicos estruturais. A eliminación da auga produce unha retracción na pasta cerámica, volvéndose esta máis ríxida. Non se deforma pero é fráxil e rómpese con facilidade. Se se lle engadise auga neste momento recuperaría a súa plasticidade inicial, podéndose volver amasar outra vez.
Dos 400 °C aos 600 °C. Prodúcese a perda de auga quimicamente combinada. As propiedades cambian dun xeito radical, adquirindo dureza, cohesión e sonoridade á percusión, reducindo o seu volume aparente até un 10%.
Dos 700 °C aos 1100 °C. Prodúcense as reaccións químicas que dan lugar a novos compoñentes cristalinos. Obtense a arxila cocida a cal pasa irreversiblemente ao estado pétreo.
Sobre os 1780 °C prodúcese a fusión das arxilas.
Inestabilidade de volume:
As arxilas son dunha grande inestabilidade volumétrica ante a humidade. A auga que absorbe penetra entre as partículas producindo unha inchazón típica deste material. O desecamento, polo contrario, vai acompañado de grandes contraccións de volume. Cor das arxilas:
A cor das arxilas antes da cocción non ten importancia, só é importante para os produtos cerámicos vistos. Despois da cocción, a cor depende na súa maior parte dos minerais secundarios contidos.
Por exemplo, as arxilas ricas en alúmina dan produtos da cor da palla ou esbrancuxados; os óxidos de ferro danlle aos artigos unha cor arroibada ou amarelenta; os óxidos de titanio provocan un colorido azul na pasta. Propiedades químicas:
As arxilas cocidas son resistentes aos axentes químicos máis enérxicos, a excepción do ácido fluorhídrico. Mineraloxía das arxilas Para a fabricación de cerámicas adóitase mesturar distintos tipos de arxilas, segundo o produto final que queremos obter. Temos tres grandes grupos de arxilas segundo os seus minerais constituíntes: Arxilas caolínicas (silicato de aluminio hidratado): son ricas en aluminio e pobres en ferro. Son de cor branca e relativamente estables ante a presenza de auga. Teñen calcinación branca, baixa plasticidade e alta refractividade. Na provincia coruñesa áchanse depósitos deste tipo de arxila en Oleiros, Vimianzo e Santa Comba. Emprégase para a fabricación de olaría de calcinación branca (azulexos, gres, porcelana. .. ) e para elaborar produtos refractarios.
Arxilas montmorilloníticas: en presenza da auga son moi inestables, aumentando unhas vinte veces o seu volume. Son extremadamente plásticas e o seu punto de fusión é baixo. Un exemplo deste tipo de arxilas é a bentonita, que se emprega como plastificante.
Arxilas ilíticas: están formadas pola mestura de varios minerais incluíndo micas e cloritas. Son pobres en alúmina e ricas en ferro. Dan pasta coloreada a temperatura relativamente baixa, non sendo posible a súa completa vitrificación. Empréganse na elaboración de cerámica porosa como ladrillos, tellas, bloques, pasta para azulexos, etc. Para obter gres e louza fina é preciso mesturalas coas caolínicas. Son moi abundantes na natureza.
Aditivos desengraxantes
Engádenselle á pasta cerámica para diminuír a plasticidade excesiva e reducir a retracción.
Aditivos plastificantes
No caso de pastas magras engádense substancias que favorecen a plasticidade, como poden ser as bentonitas.
Fundentes
Son materiais que favorecen a cocción e vitrificacións das pastas cerámicas, rebaixando a temperatura de cocción.
Auga
A auga emprégase na maior parte das preparacións de pastas para moldeo. Debe estar exenta de sales solubles, xa que a auga é eliminada, ficando os sales no produto, o que pode provocar eflorescencias. Fabricación
A fabricación dos produtos cerámicos prodúcese en catro etapas: Traballos de extracción nos barreiros
Unha preparación da masa arxilosa
O moldeo dos artigos
O seu secado e cocedura
Traballos de canteira
Inclúen as seguintes operacións: Extracción, que se realiza en canteiras a ceo aberto.
Transporte, dende a canteira até a fábrica.
Almacenado, que consiste en expor a arxila unha vez extraída á acción dos elementos atmosféricos, co cal a arxila é lavada pola auga das choivas que disolve e elimina os sales solubles e piritas oxidables.
Preparación das pastas cerámicas
Consiste nas operacións de: Cribado e limpeza. Operación consistente en eliminar os seixos, restos vexetais, etc. No caso de arxilas moi impuras, e en fabricación de pezas para pavimentación, louza, azulexos. .. é indispensable a levigación.
Podrecido. Nesta fase a arxila consérvase amontoada en naves frías, sen circulación de ar e con pouca luz, procurando que as arxilas teñan unha humidade constante.
Dosificación. A composición dunha pasta de arxila faise con dous ou máis tipos de arxila. A dosificación faise mediante moegas metálicas que conteñen os diferentes tipos de arxilas e que van deixando caer sobre unha fita transportadora a cantidade axeitada de cada tipo segundo o programa de produción.
Muíño de rolos. Máquina constituída por dous cilindros de aceiro, dun a dous metros de diámetro e grosores de 35 a 50 cm que xiran ao redor dun eixo horizontal, ao mesmo tempo que o conxunto dos rolos dá voltas arredor dun eixo vertical sobre unha pista de aceiro. Con este tratamento tritúranse as arxilas e as impurezas que as acompañan (areas, pedras).
Volteo. Operación realizada con máquinas que se chaman malaxadoras, consistentes en dous eixos horizontais con pas que efectúan un remexido das pastas.
Laminación. Realízase coas laminadoras, que están formadas por dous cilindros de eixos paralelos e situados no mesmo plano horizontal, que xiran en sentido contrario e con distinta velocidade. Con esta operación o que se pretende é o esgace das pastas.
Amasado e mesturado. Para conseguir un produto de calidade é preciso conseguir unha perfecta homoxeneización da materia prima. Isto conséguese nas mesturadoras-amasadoras, que son máquinas formadas por dous eixos horizontais con paletas helicoidais, que realizan á vez o labor de mesturado mentres empurran a pasta cara ao proceso do moldeo. Tamén nesta operación engádeselle a auga necesaria en caso de precisala.
Requisitos das pastas cerámicas Ser moldeables segundo as particularidades do sistema de conformación do proceso.
Ter unha resistencia en fresco suficiente para permitir a manipulación da peza.
Proporcionar en cocido unha resistencia mecánica determinada.
Conferirlle aos produtos acabados unha textura tal que a súa porosidade sexa inferior a un valor determinado.
Moldeado
É a operación que lle dá a forma ao material. Á parte do moldeo manual, realízanse tres tres tipos de moldeos mecanizados.
Prensado en semiseco
Os artigos cerámicos moldéanse a partir da masa cerámica cunha humidade do 8 ao 10%, oprimíndoa baixo unha presión considerable. Con este procedemento obtéñense algúns tipos de tellas, de baldosas, etc.
Extrusionado
O sistema de extrusión consiste en facer pasar unha columna de pasta de arxila cunha humidade entre o 15 e o 25% a través dunha boqueira metálica que lle dá a forma á peza, cortando logo o churro que sae en unidades de medidas desexadas. A extrusionadora, coñecida popularmente como galletera, consta dun sistema propulsor que se encarga de comprimir e empurrar a pasta cara a boqueira. A boqueira consiste nunha peza metálica de xeometría variable segundo a peza a obter. Obtéñense así, por exemplo, os ladrillos.
Coado
O método do coado consiste na vertedura dunha barbotina nun molde poroso. Seguidamente a peza coada sécase e, por consecuencia, contráese, separándose das parades do molde. Logo sácase a peza do molde, cepíllase e ensámblase se for preciso. Pezas que se obteñen por este método son os lavabos, bidés, inodoros, louza fina, algúns tipos de refractarios, de baldosas.
Secado
Unha vez obtida a peza procédese ao seu secado, eliminando a maior parte da auga antes da cocedura. É un proceso delicado, e hai que proceder de tal xeito que a eliminación da auga, proveniente da humidade natural e da auga que engadimos no moldeo, se faga de forma homoxénea, sendo vital para a integridade da peza que esta perda de humidade se realice de forma continua, progresiva e uniforme en cada unidade.
Isto realízase nos secadoiros, que poden ser de cámara ou de túnel, sendo estes últimos os máis usados. Os secadoiros de túnel funcionan segundo o principio de contracorrente, as pezas móvense sobre vagonetas dentro do túnel, encontrándose cun fluxo de ar quente proveniente do forno.
O tempo de secado pode variar de 16 a 36 horas, sendo a temperatura empregada duns 80 °C. A humidade ao final do secado será aproximadamente do 5%. O secado proporciónalle ás pezas gran resistencia (resistencia en seco), o que permite a súa manipulación para proceder a seguinte fase, a cocedura.
Cocción
Na industria cerámica enténdese por cocción o quecemento, de acordo a un plan preestabelecido, das pezas crúas moldeadas, vitrificadas ou non, seguido dun arrefriamento segundo un plan igualmente ben definido. Na cocción prodúcense as transformación permanentes, como a perda da molécula de auga do caolín, como as reaccións químicas da arxila que dan lugar a novos compoñentes cristalinos, que lle confiren ao produto as propiedades finais de permanencia de forma e durabilidade.
Igualmente as pezas sofren unha serie de modificación temporais, entre as que cabe destacar os fenómenos de cambio de volume: contracción e dilatación.
O proceso de cocedura dos artigos pode dividirse convencionalmente en tres etapas: a deshidratación paulatina da pasta cerámica, a cocedura da mesma, e o arrefriamento paulatino dos artigos cocidos. Etapa moi importante esta última, que se debe facer de xeito gradual e uniforme, para que non se produzan roturas. Produtos
Materiais comúns
Ladrillos
O ladrillo é unha peza xeralmente ortoédrica utilizada en construción. Este substantivo adoita ir acompañado dun cualificativo que indica cales son as súas materias primas (por exemplo: ladrillo silíceo-calcario). Tellas
As tellas son os elemento de recubrimento para colocación sobre tellados en pendente. Bovedillas Enténdese por bovedilla todo produto cerámico de forma e dimensións tales que permitan a súa utilización na construción de forxados unidireccionais, servindo, unha vez colocadas, como encofrado da capa de compresión superior e de soporte dun revestimento inferior. Bloque cerámico para cerramentos
É un elemento cerámico oco, de dobre parede, para empregar revocado en muros e cerrumes. Celosías
Pezas cerámicas de formas e medidas moi variadas que se usan para realizar tabiques de separación de terrazas e balcóns. Condutos de ventilación
Pezas cerámicas cuxa misión é canalizar e evacuar o ar viciado ao exterior do edificio. Colócanse uns sobre outros tomados con morteiro de agarre. Arxila expandida
Baixo a acción de temperaturas elevadas certas arxilas posúen a propiedade de incharse ao mesmo tempo que desprenden gases e se abranda a materia. Paralelamente, fórmase unha pel exterior por vitrificación da superficie do material, ficando ao final boliñas ocas. A arxila expandida ten propiedades de illamento térmico, sendo moi lixeiro e inerte quimicamente. Este material emprégase na fabricación de prefabricados como bloques ou paneis cerámicos alixeirantes para cerramentos e forxados.
Materiais refractarios
Enténdese por material cerámico refractario aquel produto que é capaz de resistir, non só elevadas temperaturas sen trocar de estado nin descompoñerse, senón tamén de cambios bruscos de temperatura.
Vidrados
Emprégase a palabra vidrado para designar de modo xeral a película vítrea que recobre gran número de materiais e soportes cerámicos. Aplícase sobre o soporte cru ou cocido, e tras un proceso térmico acada o estado vítreo. Confírelle aos produtos cerámicos máis impermeabilidade, maior dureza e máis resistencia química, sendo máis agradables ao tacto e á vista.
Materiais cerámicas vidrados ou non para revestimentos e pavimentos
Dun xeito xeral dicimos que unha baldosa cerámica é un placa de pouco grosor empregada como revestimento de chans, paredes e fachadas. Poden ter aplicado algún tipo de vidrado sobre a súa superficie ou non.
Podemos distinguir entre baldosas que só foron cocidas unha vez, baldosas de monococción, que poden ter vidrado ou non; e baldosas que pasan dúas veces polo forno, baldosas de dobre cocción, que despois da primeira cocedura aplícaselle algún tipo de vidrado e logo vólvense cocer.
Polo método de moldeado temos: Baldosas extrusionadas: nas que se fai pasar unha masa en estado plástico por unha extrusora, obtendo unha fita que se corta en lonxitudes predeterminadas. Dentro deste grupo áchanse as baldosas extruídas simples, modeladas en forma de fita dobre e que se separan despois da cocción en unidades simples, que poden ter algún tipo de vidrado ou non e teñen rañuras características na parte posterior; e baldosas extruídas simples, feitas nunha extrusora da que só sae unha fita.
Baldosas prensadas en seco: formadas dunha masa reducida a po ou pequenos grans e moldeadas en prensas mediante presión.
Baldosas coadas: formadas dunha masa en estado de barbotina que se verte nun molde que absorbe a súa auga.
Dado o gran número de produtos diferentes de revestimentos e pavimentos cerámicos, o Comité Europeo de Normalización (CEN) aprobou unha normativa neste tema clasificando os produtos en función de dous parámetros, un en función ao método de modelaxe do produto e outro relativo a súa absorción de auga. Dentro do tipo de modelaxe temos a extrusión (A), o prensado en semiseco (B) e o coado (C); e dentro da absorción de auga distinguimos catro intervalos de porcentaxes, de 0 a 3% (I), de 3 a 6% (IIa), de 6 a 10% (IIb) e máis do 10% (III).
Revestimentos
Os revestimentos cerámicos son aqueles produtos que polas súas características físicas e o tratamento superficial da cara vista, son idóneos para revestir paramentos verticais, con fins hixiénicos, impermeabilizantes e ornamentais. Son específicos para este fin e exclúense de calquera outro uso.
A peza cerámica para revestimentos verticais chámase azulexo. Hai no mercado gran cantidade de formas, texturas e cores. Xeralmente úsanse en zonas interiores, onde se pretende protexer á parede da sucidade e a humidade, como cociñas ou cuartos de baño, ou en lugares onde a hixiene é importante como en hospitais, laboratorios, industrias da alimentación, etc, aínda que en climas temperados e cálidos, onde non existan invernos con xeadas, os azulexos tamén se poden utilizar como revestimentos exteriores.
Pavimentos
Os pavimentos cerámicos son aqueles que pola súa forma e propiedades físicas son empregados para revestir chans. Os pavimentos cerámicos poden se clasificar en: Pavimento porosos non vidrados: son todos os pavimentos con media ou elevada capacidade de absorción de auga, sen revestimentos vidrados, formados por prensado ou extrusión, de cor ocre-rubia, empregados na restauración e ambientes rústicos, azoteas, terrazas e balcóns. Exemplos deste tipo de pavimentos son:
Baldosín catalán: de arxila tipo ilítica e amplamente levigada. As pezas moldéanse por extrusión e posterior prensado, obténdose pezas compactas e de pequeno grosor. A súa cocción realízase en fornos túnel a temperaturas duns 1000 °C. A súa cor típica é a vermella clara mate, aínda que engadindo óxidos metálicos que funcionan como pigmentos, obtéñense outras coloracións. As súas aplicacións preferentes son de pavimentos de terrazas, balcóns e para crear ambientes rústicos.
Baldosa de arxila cocida: pártese de arxilas ilíticas e a modelaxe faise por extrusión ou prensado, cocendo as pezas en fornos túnel a 1100 °C. Obtéñense pezas pesadas, absorbentes, caras rugosas e de cores avermelladas a pallizas. Empréganse en pavimentación interior e exterior de ambientes rústicos.
Pavimento poroso vidrado: trátase dun produto con características intermedias entre o azulexo e as baldosas gresificadas. A súa absorción de auga varía entre o 4% e o 15% cunha boa resistencia mecánica ao ser moldeada en prensa. En canto ao tratamento superficial, pode incorporar practicamente calquera vidrado existente. Un dos seus maiores problemas é que os vidrados adoitan ser brandos, cunha baixa resistencia ao desgaste, sufrindo unha rápida perda de aspecto se se utilizan en locais públicos. A súa aplicación máis idónea é en interiores de vivendas.
Pavimentos gresificados: o gres abrangue todos os produtos cerámicos elaborados a partir de arxilas tipo ilítico-caolinítico con aditivos de fusión lenta, cuarzo, desengraxantes e incluso óxidos colorantes, máis ou menos vitrificable, e que por iso, alcanzan un estado máximo de compactación durante o tratamento térmico. Outro distintivo das pastas de gres é a ausencia total de carbonatos, que contribúen a conferirlle ao produto final, xunto ao fenómeno de gresificación, unha porosidade baixa. Dentro da gran variedade de pavimentos gresificados podémolos partir en dous grupos segundo sexa a súa absorción de auga:
Baldosas gresificadas con absorción de auga entre o 3 e 6%
Baldosas de gres industrial: para a súa elaboración pártese de arxilas máis ou menos gresificadas aditivadas con fundentes, chamota de granulometría grosa e óxidos colorantes. Moldéanse por extrusión e por prensado en semiseco. O gres industrial extruído presenta unha sección rectangular oca e moi delgada, que inclúe dúas pezas lixeiramente unidas polo reverso e que se separan cun golpe en seco no momento da posta en obra. A baixa porosidade e a súa coloración natural fan innecesario a aplicación dun vidrado. Aplícase en situación de tipo rústico ou industrial tanto para pavimentos como revestimentos exteriores.
Pavimento de gres (gres de monococción): as materias primas móense moi finamente e mestúranse por vía húmida. As pezas moldéanse por prensado e pasan por unha soa cocción. O produto obtido ten boas prestacións tanto en resistencias mecánicas como ás xeadas, ao desgaste por rozamento ou ao ataque químico. O material aplícase para sollados de interiores e exteriores en zonas de moito tránsito.
Baldosas gresificadas con absorción de auga inferior ao 3%
Baldosas de gres rústico: utilízanse arxilas que lle dan ao soporte cores ocres e avermelladas escuras. As pezas moldéanse por extrusionado ou prensado, obténdose porosidades do 3% despois da cocción. Non se lle aplica recubrimento vidrado ningún e o seu aspecto máis frecuente é en ambientes rústicos interiores e exteriores sempre que poida resistir a xeada.
Baldosas de gres porcelánico: para a súa fabricación pártese de pastas cerámicas moi próximas á composición da porcelana. As pastas requiren unha moedura moi rigorosa das materias primas, un proceso de homoxeneización por vía húmida e desecamento por atomización. Logo moldéanse por prensado, trátanse en fornos rápidos tipo monostrato, a temperaturas de 1250 °C, co fin de acadar unha gresificación total con abundante fase vítrea. A súa dureza ao raiado é de 6 na escala de Mohs, cunha gran resistencia á abrasión e á rotura por flexión ou por impacto directo. A súa case nula porosidade proporciónalle unha escasa absorción de auga, cunha total resistencia ao xeo e ao choque térmico. Ademais a súa resistencia ao ataque de produtos químicos apórtalle facilidade de limpeza e mantemento. Aplícase tanto como pavimento como revestimento interior e exterior. Está indicado para zonas de usos onde se require esixentes especificacións técnicas de dureza, baixa porosidade e resistencia mecánica.
Pavimentos especiais
Pavimentos condutivos, cunha formulación na pasta que lle confire ao produto final unha resistencia eléctrica controlada.
Mosaicos porcelánicos antiácidos, con particulares resistencias ao ataque químico e elevada resistencia mecánica, para o sollado de instalacións, laboratorios e plantas industriais do sector químico.
Pavimentos refractarios e resistentes aos cambios bruscos de temperatura.
Sanitarios
As pezas dos sanitarios obtéñense a partir dunha barbotina de gres que se moldea polo sistema de coado, en molde de escaiola. Estes produtos son moi compactos, impermeables e resistentes.
Porcelana
A porcelana distínguese dos demais produtos cerámicos pola súa translucidez (en grosores de 3 mm), brancura, perfecta vitrificación e sonoro timbre á percusión.