Evaluación de mezclas de arcillas de la región de Centeno, Moa

El presente trabajo muestra el estudio de las características físico químicas y mecánicas de las arcillas de la región de Centeno, Moa, para la producción de objetos cerámicos.

Mediante el diseño de experimentos, se obtuvieron diferentes composiciones de arcilla roja y gris, a las cuales se les añadió Feldespato y se determinaron los parámetros característicos de las mezclas de arcilla (% de contracción, % de absorción y resistencia mecánica).

Se determinó, estadísticamente, la mejor de las mezclas, estudiándose su comportamiento respecto a la temperatura de cocción y al tamaño de las partículas.

Palabras claves: arcillas, mezclas de arcillas, pasta cerámica, productos cerámicos

I. INTRODUCCIÓN

El territorio de Moa posee grandes riquezas minerales que conforman grandes extensiones diseminadas por todo el territorio, entre los cuales se encuentran las arcillas, que han sido estudiadas desde el punto de vista de su origen geológico, presentando propiedades físico químicas y mecánicas que permiten su utilización con fines industriales.

Actualmente, los productos cerámicos constituyen una amplia gama de nuevos materiales que pudieran sustituir incluso a metales y polímeros en la fabricación de componentes de motores térmicos, herramientas de corte y otros accesorios para mejorar la resistencia al desgaste y a la abrasión, a ambientes corrosivos y a altas temperaturas, debido a las excelentes propiedades mecánicas, ópticas, eléctricas, refractariedad y elevada resistencia a los agentes corrosivos.

De acuerdo con estudios precedentes (Pons y Leyva, 1996 y Orozco, 1995 ) las arcillas de Moa poseen un carácter semirrefractario y han sido utilizadas como morteros en los procesos de fundición de la Industria del Níquel y están siendo empleadas, en pequeños volúmenes, para la fabricación de materiales de la construcción. En las industrias locales del municipio se intentó utilizarlas como materia prima para la fabricación de tiestos, búcaros y otros, pero no se obtuvieron buenos resultados ya que las piezas se agrietaban durante el secado y se rompían durante la cocción.

Por la gran disponibilidad de esta materia prima en nuestro territorio y las grandes posibilidades de empleo, se hace necesaria una investigación mas exhaustiva de estos minerales.

Con este trabajo se persigue realizar la evaluación de mezclas cerámicas obtenidas a partir de las arcillas de la región de Centeno, municipio de Moa, al noroeste de la provincia Holguín, Cuba; a partir de sus propiedades físico- químicas y mecánicas, con vistas a su utilización en la producción de objetos cerámicos decorativos y utilitarios.

II. FACTORES A TENER EN CUENTA PARA LA FORMULACIÓN DE UNA MEZCLA CERÁMICA

Para llevar a efecto el estudio de los diferentes factores que intervienen en el tratamiento correcto de las materias primas, que constituyen las mezclas de arcillas roja y gris; se analizará cómo influyen algunos de ellos en la obtención de resultados satisfactorios en el producto final.

El tamaño del grano, la composición de la pasta, las condiciones de secado y la temperatura de cocción, son los factores que mayor influencia presentan de acuerdo con la experiencia y la literatura consultada, por lo cual serán los que se tendrán en cuenta en el presente trabajo.

• Tamaño del grano:

Inicialmente se pensó que la arcilla poseía una estructura física coloidal, pero estudios posteriores indican que el tamaño extremadamente pequeño de los granos implican la mayoría de sus propiedades físicas. Muchas arcillas presentan un porcentaje sustancial de partículas por debajo de 1(m de diámetro, las cuales pueden ser consideradas como cristales simples de arcilla. Debido a la forma y tamaño extremadamente pequeño de sus partículas, tiene un área superficial muy grande por unidad de volumen. La plasticidad de la arcilla, así como su contracción y absorción de agua, se le atribuye a la forma y el tamaño del grano (Rhodes, 1975).

• Condiciones de secado:

El proceso de secado consiste en evaporar el agua que se añadió, para poder conformar los objetos, que oscila entre el 15 y 25 %.

El proceso de secado va siempre acompañado de contracción. A medida que el agua se evapora, las partículas de arcilla se acercan más entre sí cerrando el espacio que había sido ocupado por el agua. Esta humedad está localizada tanto en el interior como en la superficie de la pieza. Si el proceso de secado se lleva a cabo muy bruscamente la pieza se puede agrietar debido a que la parte exterior se seca casi completamente y se contrae, mientras que el interior queda húmedo. Se ha observado que las contracciones no avanzan linealmente con el tiempo, casi el 25 % de la contracción ocurre durante un tiempo muy corto en el comienzo del secado, continuando después muy suavemente (Rhodes, 1975). Si se quiere eliminar el alabeo, la deformación o el agrietamiento los objetos cerámicos deben secarse lenta y uniformemente, es decir hay que tener sumo cuidado durante el secado y sobre todo en la fase primaria (Segueira, 1976).