CERÁMICOS

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Trabajo realizado por:  Gloria Geraldine Miranda Apaza, Ronald Martin Zárate Casas, Kelly Daniela Uwarai Solar

Introducción

La cerámica es un producto que ha sido desarrollado por la mayor parte de las culturas en nuestro país. Esta es de vital importancia ya que indica el nivel cultural alcanzado por cada una, así como, su refinamiento y bonanza económica.

Además debido a sus propiedades como resistencia al fuego y a la erosión, nos dan información de épocas antiguas acerca de determinadas culturas que no han dejado rastro alguno.

CERÁMICO

El cerámico es un material inorgánico que puede ser de forma cristalina o amorfa, este puede estar constituido por elementos metálicos y no metálicos unidos mediante enlaces iónicos y/o covalentes.

Usados principalmente en la cerámica, construcción, etc.

En las culturas prehispánicas se usaba la arcilla como principal objeto para moldear las diversas formas que deseaban expresar; en cambio, se utiliza diferentes materiales inorgánicos (ladrillo, vidrio, losa) que son formados por acción del calor.

PROPIEDADES DEL CERÁMICO

*Propiedades Mecánicas:

Los cerámicos son duros y frágiles a temperatura ambiente debido al enlace iónico y/o covalente que poseen. Esto supone una gran limitación para el número de aplicaciones del material indicado.

Son deformables a elevadas temperaturas ya que a esas temperaturas se permite el   deslizamiento de bordes de grano.

*Propiedades Magnéticas:

No suelen presentar propiedades magnéticas, sin embargo, podemos encontrar cerámicas con propiedades magnéticas de gran importancia como ferritas y granates. Las cerámicas que poseen estos elementos son llamadas cerámicas ferromagnéticas.

*Propiedades Eléctricas

Son en su mayoría aislantes eléctricos debido a que tienen una alta resistencia dieléctrica y baja constante dieléctrica.

Algunos de ellos presentan otras propiedades dieléctricas como es la facilidad de polarizarse.

*Propiedades Térmicas

Presentan baja conductividad térmica debido a sus fuertes enlaces iónicos y/o covalentes. La diferencia de energía entre la banda de covalencia y la banda de conducción en estos materiales es demasiado grande como para que se exciten muchos electrones hacia la banda de conducción, por este hecho son buenos aislantes térmicos. Debido a su alta resistencia al calor son usados como refractarios, y estos refractarios son utilizados en las industrias metalúrgicas, químicas cerámicas y del vidrio.

CLASIFICACIÓN

  • Materiales cerámicos tradicionales: Arcilla, sílice
  • Materiales cerámicos de uso específico en ingeniería:

Óxido de aluminios, carburo de silicio, nitruro de silicio

TÉCNICAS

Moldeado

Modelado

Escultura

APLICACIONES

*Fabricación de productos de cerámica, debido a su dureza y resistencia al calor.

*Losetas térmicas por su baja conductividad térmica.

*Fabricación de materiales de construcción (ladrillos, cemento, azulejos, baldosas, etc.), por su dureza y baja conductividad térmica y eléctrica.

*Aislantes en aparatos electrónicos.

*Materiales refractarios, por su punto de fusión tan elevado.

*Sirven para pulir o afilar otros materiales de menor dureza debido a su gran dureza. Ejemplos: alúmina fundida y carburo de silicio.

*Vidrio.

Vidrio

Definición

El vidrio forma parte del grupo cerámico. Las características del vidrio son su dureza, fragilidad, transparencia y sólido amorfo. Su última característica se debe a que sus moléculas están constituidas de manera irregular, es decir, carece de una estructura definida. Está compuesto de silicatos y álcalis.

Propiedades

  • Propiedades físicas:

Alta densidad (2-4 g/cm3 ), impermeables Trasparentes (factor solar variable). Baja reacción al fuego y resistencia a choque térmico.

  • Propiedades químicas:

Son estables e inertes (salvo frente a ácidos fuertes y álcalis).En su temperatura se menciona su cualidad viscosa ya que es dependiente.

  • Propiedades mecánicas:

Duro, Resistente a compresión. Fractura frágil por propagación de defectos (quebradizo).

Materiales refractarios 

Imagen tomada de: https://es.wikipedia.org/wiki/Material_refractario#/media/File:Fotothek_df_n34_0000101_Feuerungs-_und_Industrieofenbauer.jpg

Se denomina refractario al material que posee por condición resistir altas temperaturas sin corroerse o debilitarse, sin modificación alguna tanto en sus propiedades físicas y químicas, así como las condiciones del medio donde opera, durante un lapso de tiempo que resulte rentable económicamente. Deben soportar los choques térmicos, este se entiende como el cambio súbito de temperatura de algunos centenares de grados centígrados distante a la temperatura de ablandamiento del material, y evidenciar una baja conductividad térmica. Esta propiedad permite que sean esenciales en diversas industrias, en el ámbito de la producción, refinación y manipulación de vidrios y metales. Principalmente hornos y calderas.

CLASIFICACIÓN:

Si bien existen diversas clasificaciones que son factibles, como por ejemplo; su composición química (sílice, sílice-alúmina, magnesia, zirconia), su naturaleza química (oxídicos, no oxídicos), su finalidad (denso, aislante), centraremos la atención en las más destacables.

Por su composición química:

 . ÁCIDOS:

Incluye arcilla de sílice, de alúmina y refractarios de arcilla. Son empleados en ambientes donde la atmósfera es ácida. Estables a los ácidos pero atacados por álcalis. VG: silica, cuarzo, zirconio.

. BÁSICOS: Presentan punto de fusión elevado y buena refractividad. Se utilizan donde la atmósfera es básica, son estables a materiales alcalinos pero reaccionan con ácidos. Utilizados en procesos de fabricación de hierro. VG: magnesia, alúmina, dolomita.

. NEUTROS:

Producidos a base de bauxita. Es el más común y difundido en todo tipo de industria. Utilizados en áreas en las cuales la atmósfera puede ser básica o ácida. Químicamente estables a bases y ácidos. Se pueden utilizar para separar refractarios ácidos y básicos con la finalidad de eludir que se ataquen entre sí. VG: cromita, carburo, mullita.

.ESPECIALES:

Incluyen circón (ZrO2. SiO2), lacirconia (ZrO2), y una variedad de boruros, carburos y nitruros. Empleados particularmente no se dispone de oxígeno fácilmente. VG: carbono, grafito.

Por su presentación:

. CONFORMADOS:

Poseen forma definida. VG: ladrillos, piezas prefabricadas.

. NO CONFORMADOS:

No poseen forma definida. VG: hormigones, fibras cerámicas aislantes.

Imagen tomada de: http://www.ce-fire.com/2015/06/materiales-refractarios-acidos-neutros-alcalinos/

PROPIEDADES:

.Porosidad: Mientras más poroso sea el material refractario, mayor será el ataque químico en él. .Refractividad: Temperatura en la cual los refractarios comienzan a suavizarse. .Conductividad térmica: Un material más compacto y menos permeable tiene conductividad térmica más alta. En hornos, por ejemplo, esta propiedad debe ser baja.

USOS Y APLICACIONES:

  • Industria siderúrgica integral: hornos altos, estufas, baterías de horno de cok, mezcladores de arrabio, cucharas, vagones torpedo, hornos eléctricos.
  • Industria del acero: hornos eléctricos, convertidores, cucharas, artesas, hornos de desgasificados, hornos de tratamiento térmico y de afino, hornos de laminación de empuje y de vigas galopantes.
  • Industria del vidrio: hornos de fusión de vidrio hueco y plano, baños de estaño, hornos de temple.
  • Industria metalúrgica: hornos de fusión de cobre, hornos de aluminio, hornos de cocción de ánodos, hornos de pisos y de tostación de piritas, hornos de plomo, torres fusoras. •Industria del cemento: hornos rotativos, intercambiadores de calor, cabezales de horno, enfriadores de satélites.
  • Tratamiento de residuos: hornos de incineración de parrillas, rodillos y lecho fluidificado para residuos sólidos urbanos y residuos industriales y cámaras de combustión.
  • Industria cerámica: hornos túnel, de cámara, vagonetas, hornos de bizcochado. •Industria petroquímica: hornos de nafta, de etano e instalaciones de proceso, calderas, hornos de cracking.
  • Chimeneas.
  • Industrias varias: hornos verticales y secaderos de pulpa para azucareras, hogares de combustión para centrales eléctricas, cubilotes y hornos de arco para fundiciones, etc., hornos verticales de cal y rotativos para papeleras, hornos de sinterización.

Imagen tomada de: https://hornosdelena.com/blog/13_comprar-ladrillos-refractarios-para-la-fabricacion-de-unhorno-de-lena.html

 

FUENTES

Cerámicos

https://www.clubensayos.com/Ciencia/Ensayo-De-La-Ceramica/1133084.html

https://books.google.com.pe/books?hl=es&lr=&id=TuWaxjnVOqIC&oi=fnd&pg=PR15&dq=materiales+cer%C3%A1micos&ots=HPnO7G1iUi&sig=_oXI9IXYymJ8-xhY0ONExwua-Hc#v=onepage&q=materiales%20cer%C3%A1micos&f=false

Vidrio

https://es.wikipedia.org/wiki/Vidrio

https://www.caracteristicas.co/vidrio/

Materiales refractarios

Mauricio Olvera. Cerámicos refractarios. Recuperado el 14 de noviembre del 2018, de: https://es.scribd.com/doc/95629491/Refractarios-materiales-ceramicos Nicolás

Moraga. Materiales cerámicos. Recuperado el 14 de noviembre del 2018, de:https://es.scribd.com/doc/27900489/Materiales-Ceramicos-y-Compuestos

Ricardo Inoriza (1981). Introducción a los materiales refractarios. Recuperado el 14 de noviembre del 2018, de: http://www.tecnicaindustrial.es/tiadmin/numeros/6/43/a43.pdf Wikipedia (2018).

Material refractario. Recuperado el 14 de noviembre del 2018, de: https://es.wikipedia.org/wiki/Material_refractario

 

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