AUTORES

Urquiza Cabanillas, Mathias Valentino
Gutierrez Montalvo, Carlos Gabriel
Choque Huaranga, Will Eduardo Felix
Monja Zagaceta, Diego Eduardo

Introducción

La industria cerámica desempeña un papel destacado tanto en el ámbito económico como en el tecnológico a nivel mundial. Sin embargo, su desarrollo conlleva desafíos medioambientales significativos, especialmente en la producción tradicional. Paralelamente, la evolución hacia materiales cerámicos avanzados abre nuevas oportunidades en sectores de alta tecnología.

Según el artículo de DISECO, la industria cerámica en España es una de las más activas, concentrándose principalmente en la provincia de Castellón, donde más del 80% de las empresas del sector están ubicadas. Este sector emplea directamente a más de 17,000 trabajadores y se destaca por su liderazgo en desarrollo tecnológico, diseño y calidad de servicio.

La producción cerámica implica varias etapas: recepción de arcilla, prensado, secado, esmaltado, cocción, clasificación y embalaje. Estas fases generan un considerable impacto ambiental debido a la emisión de gases tóxicos, partículas en suspensión, residuos sólidos y consumo energético elevado. Particularmente, el esmaltado y la cocción son procesos críticos que liberan sustancias volátiles y contaminantes a la atmósfera.

Para mitigar estos efectos, se han implementado medidas conforme a la Ley 16/2002 de prevención y control integrados de la contaminación, promoviendo tecnologías más limpias y eficientes en el sector (Diseco, 2023).

El artículo de Ensoll Tools destaca el crecimiento de la industria de materiales cerámicos avanzados, que se diferencian de la cerámica tradicional por el uso de materias primas ultrafinas y de alta pureza, así como por procesos de fabricación más sofisticados. Estos materiales se clasifican en cerámicas estructurales y funcionales. Las cerámicas estructurales poseen propiedades como alta resistencia, dureza y resistencia a la corrosión, siendo utilizadas en componentes que requieren durabilidad y estabilidad térmica. Por otro lado, las cerámicas funcionales tienen aplicaciones en campos como la electrónica, la optoelectrónica y la biotecnología, debido a sus capacidades dieléctricas, piezoeléctricas y semiconductoras.

A nivel global, países como Alemania, Francia, Reino Unido, Suecia e Italia lideran la producción de estos materiales en Europa, con Alemania representando el 37% del mercado europeo de cerámicas avanzadas (Ensoll Tools, 2023).

¿Qué son los cerámicos?

Los cerámicos son sólidos inorgánicos (de origen no biológico), están hechos de compuestos metálicos o no metálicos, que fueron moldeados y endurecidos por el calor de altas temperaturas. Hoy en día son utilizados en la industria de la construcción como por ejemplo en ladrillos, tejas, etc., también son empleados para el uso doméstico como en pisos, lozas, vajillas, etc.

Los cerámicos han ido evolucionando con el pasar de los años, de este modo podemos dividirlos en dos grupos principalmente:

• Cerámicos Tradicionales: Son fabricados con materiales provenientes de yacimientos naturales, los cuales al extraerlos no pasan por un proceso para limpiar impurezas, podemos mencionar la arcilla como un claro ejemplo de ello.

• Cerámicos Avanzados: Se refieren a aquellos cerámicos con un rendimiento excelente y que están hechos a base de materias finos de alta pureza debido al uso de tecnologías para diseñar su composición y estructura.

Propiedades de los cerámicos

En comparación a los metales y a los plásticos, los cerámicos son duros, no combustibles y no se oxidan.

• Poseen gran resistencia a altas temperaturas, funcionan como aislantes térmicos y eléctricos.
• Resistentes a la corrosión
• Se pueden fabricar en distintas formas, estas formas son moldeadas por el que las fabrica.
• Resistente a casi todos los agentes térmicos

Técnicas para la formación de cerámicos

• Técnica de modelado: Probablemente sea la técnica más antigua utilizada en cerámicas, se basa en darle una forma determinada a la arcilla mediante el uso de las manos, herramientas y utensilios.
• Técnica de alfarería: Para esta técnica se utiliza una rueda de alfarero para crear los objetos. Consiste en colocar una bola de arcilla en el centro de la rueda y darle forma utilizando las manos o herramientas como una espátula, alambres, punzones, etc. Luego de darle forma se deja secar para colocarlo en un horno.
• Técnica de arrollado: Esta técnica consiste en elaborar rollos o churros de arcilla de diferente grosor, para ello le daremos una forma cilíndrica con las manos. Finalmente, se unirán los rollos de arcilla elaborados previamente para luego darle la forma deseada.

Aplicaciones tradicionales

Entre los principales usos que se le ha dado a los cerámicos desde antaño, podemos mencionar el uso diario que se les daba, se solían utilizar como vajillas, utensilios de cocina e incluso como decorativos; también tenían usos religiosos para ciertas ceremonias. Asimismo, era posible utilizarlos como materiales de construcción, entre ellos encontramos ladrillos, tejas, etc.

¿Qué es el vidrio?

El vidrio es material sólido amorfo no cristalino, proveniente de la fusión de materiales inorgánicos y enfriamiento rápido. Conformado principalmente de óxido de silicio (SiO4), sin embargo, se agregan otros óxidos en su estructura, para luego fundirlos a altas temperaturas, de este modo se pueden obtener diferentes productos.

Entre sus principales propiedades:

• Poseen alta densidad debido a su composición química, el proceso de enfriamiento rápido y su estructura interna.
• Cualidades ópticas destacables como la transmisión del espectro visible de la luz que depende de la composición y pureza.
• El color que toma el vidrio se debe a los componentes que se utilizan para su formación.
• Son impermeables, pues no permiten acceso a líquidos ni gases.

¿Cuál es la diferencia entre vidrio y cerámicos?

Si bien ambos son bastante utilizados en diversas industrias para sus respectivas aplicaciones y puedan parecer similares, hay claras diferencias entre ellas, tales como:

• Composición: El vidrio es una estructura amorfa, es decir, no cristalina; caso contrario al de los cerámicos, los cuales son estructuras cristalinas.
• Producción: Para la formación de cerámicos se le da una forma al material antes de exponerlo a ambas temperaturas; mientras para la formación de vidrios se derriten las materias primas para luego enfriarlas y que se forme material sólido.
• Propiedades: A la cerámica se le atribuyen características como su resistencia, dureza y durabilidad; caso contrario al de los vidrios que son mucho más frágiles.
• Aplicaciones: La cerámica es normalmente utilizada en las industrias automotrices, aeroespaciales, etc. para la producción de piezas como motores o turbinas. Los vidrios por su parte son utilizados para la producción de ventanas, espejos, equipos de laboratorio y fibra óptica.

Cerámicas avanzadas

Según Pinto (2011) las cerámicas avanzadas son compuestos oxidados y no-oxidados de elementos metálicos y no metálicos que han sido desarrollados con propiedades mejoradas a las de las cerámicas tradicionales. Estas mejoras les permiten ser utilizadas en aplicaciones tecnológicas complejas gracias a sus propiedades estructurales, eléctricas, térmicas y químicas. Igualmente, estas propiedades físicas y químicas son posibles de obtener por la pureza de sus materias primas y el riguroso control en su proceso de fabricación y sintetizado.

Cerámicas estructurales

Las cerámicas estructurales son materiales elaborados a partir de polvos refinados o sintéticos, mediante procesos que permiten controlar su microestructura. Estas cerámicas están diseñadas para aplicaciones de alto rendimiento, ya que sus excelentes propiedades mecánicas y térmicas les permiten resistir esfuerzos mecánicos, desgaste, temperaturas extremas y ambientes químicamente agresivos (Cuéllar-Herrera et al., 2023).

Cerámicas funcionales

Las cerámicas funcionales son materiales avanzados fabricados a medida, con características estructurales y microestructurales cuidadosamente controladas. Están diseñados para satisfacer necesidades específicas y desempeñan funciones clave en una amplia variedad de aplicaciones tecnológicas y cotidianas (Cuéllar-Herrera et al., 2023).

Preparación

El procesamiento de cerámicas avanzadas inicia con la selección y mezcla de materias primas, como óxidos, carburos o nitruros, en forma de polvos finos con granulometría controlada. Estos se homogenizan mediante molienda y se conforman por técnicas como prensado, extrusión o colado para formar la “pieza verde”. Luego, se secan cuidadosamente y se sintetizan a altas temperaturas (hasta 1500 °C o más), logrando una densificación casi total al reducir la porosidad. En algunos casos, se realiza un mecanizado final para ajustar dimensiones o mejorar la superficie. Igualmente, para conseguir mejores propiedades se requieren procesos aún más controlados, ya que estas características dependen directamente de su estructura química y cristalina. Para su síntesis se utilizan materias primas de alta pureza y métodos como sol-gel, precipitación controlada o síntesis hidrotermal. Tras obtener polvos con características muy definidas, estos se moldean y sintetizan en atmósferas cuidadosamente controladas (Borrell y Salvador, 2018).

Tabla 1. Clasificación, propiedades y aplicaciones de las cerámicas avanzadas

 

 

Postura del equipo

En resumen, la comparación entre la cerámica tradicional y la cerámica avanzada permite identificar un claro punto de inflexión en la industria cerámica global. El artículo de Diseco (2023) resalta los serios desafíos medioambientales asociados al modelo tradicional, como las emisiones contaminantes durante el esmaltado y la cocción, el elevado consumo energético y la generación de residuos sólidos. Aunque este modelo ha sostenido históricamente la economía de regiones como Castellón en España, su viabilidad futura depende de la implementación de tecnologías más limpias y de una gestión ambiental rigurosa.

Por otro lado, el artículo de Ensoll Tools (2023) muestra cómo las cerámicas avanzadas representan una evolución hacia materiales con un alto valor añadido, aplicables en sectores de vanguardia como la electrónica, la biomedicina y la energía. Estos materiales, gracias al uso de materias primas de alta pureza y procesos de fabricación controlados, no solo ofrece propiedades superiores, como mayor resistencia térmica, química y mecánica, sino que permiten ampliar la vida útil de los productos y reducir el uso de materiales más contaminantes o menos duraderos. Además, sus aplicaciones en baterías, dispositivos médicos y reactores nucleares abren posibilidades para un futuro más sostenible en diversos sectores industriales.

Sin embargo, sería erróneo asumir que los cerámicos avanzados están exentos de impacto ambiental. El consumo energético en etapas como la sinterización y el uso de tecnologías de síntesis avanzadas pueden ser significativos si no se gestionan adecuadamente. Por ello, el verdadero avance sostenible radica no solo en cambiar de tipo de cerámica, sino en replantear todo el ciclo de vida del producto cerámico, desde la extracción de materias primas hasta su disposición final.

En definitiva, la transición hacia las cerámicas avanzadas puede marcar un camino hacia una industria más sostenible y tecnológicamente más sólida. Pero para lograrlo, se requiere una visión integral donde la innovación tecnológica esté acompañada de responsabilidad ambiental y políticas públicas que promuevan la investigación, la eficiencia energética y la producción limpia. Solo así la industria cerámica podrá evolucionar sin comprometer el equilibrio ecológico ni la salud de las futuras generaciones.

Referencias bibliográficas

Barluenga Badiola, G. (2016). Tema 6: Materiales cerámicos y vidrios. Escuela Técnica Superior de Arquitectura. https://gc.scalahed.com/recursos/files/r161r/w23967w/Tema_6._Materiales_ceramicos_y_vidrios.pdf

Borrell, A., & Salvador, D. (2018). Materiales cerámicos avanzados: procesado y aplicaciones. Editorial Universitat Politècnica de València. https://gdocu.upv.es/alfresco/service/api/node/content/workspace/SpacesStore/0bb9c22d-f68d-491a-a624-7d2ba183709b/TOC_0728_04_01.pdf?guest=true

Cuéllar-Herrera, L. (2023). Los materiales cerámicos: definición, clasificación y breve descripción de su estructura y propiedades. Revista de materiales avanzados, (39), 114–123. https://revista.iim.unam.mx/index.php/materialesa_avanzados/article/download/19/23/29

Diseco. (2023). Impacto ambiental de la producción de cerámica. https://www.diseco.es/impacto-ambiental-de-la-produccion-de-ceramica/

Engineering Ceramic Co. (2023, 13 de febrero). ¿Qué es la cerámica avanzada…?. Engineering Ceramic. https://es.engineeringceramicltd.com/news-show-14.html

Ensoll Tools. (2023). Desarrollo de la industria avanzada de materiales cerámicos. https://www.ensolltools.com/es/development-of-advanced-ceramic-material-industry/

Humanidades. (2016, 1 de septiembre). Vidrio: qué es, usos, propiedades y características. https://humanidades.com/vidrio/

Junta de Andalucía. (s.f.). Materiales cerámicos tradicionales y avanzados. https://edea.juntadeandalucia.es/bancorecursos/file/8212e09d-4ba9-47d4-9b92-030c63e181fc/1/es-an_2014062313_9132420.zip/ODE-076ac50e-524b-3555-b457-ddfe7488e5c5/62_materiales_cermicos_tradicionales_y_avanzados.html

Pinto, A. (2011). Materiales y materias primas. Capítulo 6: Cerámicos. https://www.inet.edu.ar/wp-content/uploads/2012/11/ceramicos.pdf

Ros, I. (s.f.). Técnicas para trabajar la cerámica: guía completa. https://ceramicasivanros.com/es/blog/post/tecnicas-para-trabajar-la-ceramica-guia-completa.html

Superprof. (2024, 15 de febrero). Las diferentes técnicas de cerámica. https://www.superprof.pe/blog/tecnicas-ceramica/

ZGS Glass. (2023, diciembre 7). Diferencia entre cerámica y vidrio: comparación técnica. https://es.zgs-glass.com/news/difference-between-ceramic-and-glass-compare-t-68665375.html

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