Fritas

LA UNIVIRSIDAD CATOLICA DE LOJA

ELABORACIN DE UNA FRITA BLANCA PARA PIEZAS CERMICAS DE PASTA BLANCA DE LA LNEA

YAPACUNCHI EN CERART-UTPL.

Tesis previa a la obtencin del

Ttulo de Ingeniero qumico

Autores:

Lus Fernando Ojeda Tinoco Janneth Elizabeth Ordez Serrano

DIRECTOR: M.Sc. Ing. Gabriel de Jess Jumbo Chamba

Loja Ecuador

Enero / 2009

La perseverancia siempre da una flor. Ing. Alonso Ojeda

Director Tcnico de Ojeda & Ojeda CIA. LTDA..

Los Ingenieros estamos en una empresa para generar ms y menos dlares.

Ing. Gustavo Barahona Jefe de Anlisis de precios unitarios Politcnica Nacional

El jefe de produccin sabe cuando, cuanto y porque se produce.

Ing. Sixto Vsquez Jefe de desarrollo Investigativo Planta Industrial ESFEL

No requerimos de muchas personas, solo

de una que genere resultados y gue a los dems.

Ing. Hctor Restrepo Jefe de Colorimetra Planta Industrial PIKA

79

ANEXO N 1

TERMINOLOGA

A fuego lento: Todos los tipos de produccin cermica que precisan de

una tercera cochura para los colores.

A gran fuego: Uno de los dos tipos de cermica. Los colores de las

cermicas a gran fuego se someten a temperatura entre

950 y 1050 C.

Agua de Refrigeracin: Agua industrial recirculada y enfriada por medios

fsicos para baja niveles de temperatura.

Agua Industrial: Agua sin tratamiento para consumo humano

Agua qumica o de

constitucin:

Agua combinada en forma de molculas con la tierra,

formando un silicato hidratado de aluminio. Esta clase

de agua desaparece a la temperatura aproximada de

500 C.

Alta temperatura: Uno de los dos tipos de coccin del esmalte. Estos tipos

de esmaltes suelen cocer por encima de los 1250C y

hasta los 1300 C.

Amorfo: Sin forma. En qumica, se refiere a un cuerpo sin

estructura cristalina.

Baja temperatura: El segundo de los dos tipos de coccin del esmalte.

Generalmente, en la alfarera, se cuecen las piezas de

900 a 1000 C.

Caoln: Hidrosilicato de aluminio. Arcilla blanca. Muy pura

empleada como ingrediente bsico en la porcelana.

Coeficiente de expansin

o contraccin:

Medida de la dilatacin o expansin que sufre la pieza conforme avanza la temperatura de coccin. Este coeficiente puede ser alto o bajo de acuerdo a la composicin qumica de la frita.

Conos de Seger: Delgadas formas piramidales de una pasta especial, que

sirven para medir la temperatura en el interior del horno,

funden a la temperatura indicada, segn los

componentes del mismo.

Cristalizacin: Formacin de cristales. Todos los esmaltes que

contienen rutilo, zinc y otros xidos tienden a formar

80

cristales.

Defloculacin: La operacin consistente en aadir a la barbotina de

encolado una serie de sustancias alcalinas que reducen

la atraccin de las partes de la creta entre si. Adicin de

electrolitos en la arcilla en forma de barbotina para

reducir la cantidad de agua.

Delicuescente: Que tiene la propiedad de atraer la humedad del aire y

disolverse lentamente. Perder las cualidades de vidrio.

Desvitrificacin: Que tiene la propiedad de atraer la humedad del aire y

disolverse lentamente. Perder las cualidades de vidrio.

Dureza del esmalte: Grado de temperatura que funde un esmalte entre 950

C (fusible) y 1110 C (duro)

Esmalte: Borosilicato de sodio, potasio y estao principalmente.

Se presenta, antes de su aplicacin sobre el bizcocho,

bajo la forma de un polvo blanco o coloreado, se mezcla

con agua hasta conseguir una pasta fluida y homognea,

libre de grumos, es aconsejable pasarla por un tamiz. Se

aplica sobre el bizcocho y, tras la segunda coccin,

aparece como un revestimiento brillante y vitrificado,

blanco o coloreado.

Estabilidad de un

esmalte:

Suspensin estable de un esmalte.

Feldespato: Silicato de aluminio y un lcali (potasio, calcio, sodio o

raramente bario), empleado en las pastas cermicas

como una de las fuentes importantes de fundentes

insolubles de lcali.

Frita: Mezcla de distintas materias con las que se prepara el

vidrio; consiste en borosilicato de sodio, con potasa,

sosa, cal, almina, etc., que se funden a elevadsima

temperatura. Esmalte o parte de su frmula que ha sido

calcinado y pulverizado para volverlo insoluble.

Fundente: Sustancia que funde y hace que fundan otros

componentes, por ejemplo el feldespato.

81

Grado se fluidez: Resistencia mnima al rozamiento y a la tensin.

ndice de refraccin: Es la relacin entre la velocidad de la luz en el vaco y

la velocidad de la luz en la sustancia.

Maduracin del esmalte: Tiempo requerido durante el periodo de coccin para

que el esmalte alcance el punto de fusin.

Monococcin: Procedimiento de cochura, en el que al mismo tiempo

que se cuece la pieza, se vidria sta y se fija la

decoracin.

Opacidad: Falta de transparencia que se obtiene aadiendo, a un

esmalte transparente, ciertas materias, como el zinc y el

zirconio.

Oxidacin: Reaccin qumica que implica la prdida de electrones.

En cermica, a altas temperaturas, se produce una

combinacin con el oxgeno.

Pirmetro: Instrumento para medir las temperaturas elevadas, se

usa normalmente acoplado a un termmetro en hornos

elctricos.

Puntos de alfiler: Defecto consistente en la presencia de orificios

diminutos en la superficie de un barniz. Puede deberse

entre otras cosas, al enfriamiento muy rpido del horno,

un barniz muy viscoso, una aplicacin demasiado

gruesa del barniz

Reduccin: Accin por la cual se elimina totalmente el oxgeno de

los xidos metlicos. Tiene lugar cuando no hay

bastante oxgeno en el horno.

Refractario: Tipo de pasta que resiste temperaturas altas

temperaturas muy superiores a la maylica.

Temperatura de cono 0.3 Marca Orton 1090C-1095C

Temperatura de cono 4. Marca Orton 1175C

Vidriado: Tambin llamado barniz. Es un borosilicato de sodio

que mezclado con fundentes bsicos, sirve para recubrir

el bizcocho de una capa trasparente y vidriosa. Tambin

puede ser aplicado sobre engobes y esmaltes de colores

82

a fuego lento.

Vitrificacin: Accin de vitrificar

Vitrificar: Fundir al horno el vidriado de las piezas de loza o

alfarera. Accin que lleva a cabo el calor sobre el

objeto al que se le ha aplicado una capa de barniz o

cubierta y que, al final de la cochura, aparece recubierto

por una capa impermeable parecida al vidrio. Accin de

volverse vtreo un esmalte, esto es, duro como vidrio y

antiabsorbente.

83

ANEXO N 2

CLCULOS ESTADSTICOS

PRUEBA T STUDENT PARA LA COMPARACIN DE LAS VARIABLES DE

ESTUDIO EN EL PRODUCTO TERMINADO.

1. Influencia de la nueva frita en el brillo resultante en la pieza esmaltada.

TABLA N 32: Influencia de la nueva frita en el brillo resultante en la pieza esmaltada. Pieza Frita nueva CJB1 (x-x media) (x-x media)^2 Frita Ideal

Jarro 1 2 0 0 2Jarro 2 2 0 0 2Jarro 3 2 0 0 2Jarro 4 2 0 0 2Jarro 5 2 0 0 2Jarro 6 2 0 0 2Total 12 0Media 2.0

Fuente: Investigacin Experimental Elaboracin: Los Autores

tcalculado < t0.05, 5 0 < 2.015 Se acepta Ho

Simbologa: 0: Sin brillo 1: Poco brillo 2: Buen brillo

n = 6

( )1

2

= n

XmediaXS

160=S

0=S

84

nS

uXmediat =

60

22 =t

0=t

tcalculado < t0.05, 5

0 < 2.015

Observando los resultados de la Tabla N 32 se determin que el esmalte blanco elaborado con la nueva frita CJB1 no vara el brillo de la pieza cermica., por tanto se acepta esta hiptesis debido a que t calculado es menor a t 0.05, 5 ledo en tabla. 2. Influencia del esmalte elaborado en el aparecimiento del ping.

TABLA N 33: Influencia del esmalte elaborado en el aparecimiento del ping.

Pieza Frita nueva CJB1 (x-x media) (x-x media)^2 Frita IdealJarro 1 0 -0.3 0.1 0Jarro 2 1 0.7 0.4 0Jarro 3 0 -0.3 0.1 0Jarro 4 0 -0.3 0.1 0Jarro 5 1 0.7 0.4 0Jarro 6 0 -0.3 0.1 0Total 2 1.3Media 0.3


tcalculado < t0.05, 5 1.47 < 2.015 Se acepta Ho

85

Simbologa: 0: No presenta ping 1: Presenta poco ping 2: Presenta mucho ping Observando los resultados de la Tabla N 33 se determin que el esmalte blanco elaborado con la nueva frita CJB1 al ser aplicado sobre una pieza cermica no presenta ping en la superficie vtrea de la pieza cermica final, por tanto se acepta esta hiptesis al demostrar que el valor de t calculado (1.47) es menor a t 0.05, 5 ledo en tabla.

3. Presencia de escamado al aplicar el esmalte obtenido. TABLA N 34: Presencia de escamado al aplicar el esmalte obtenido.

Pieza Frita nueva CJB1 (x-x media) (x-x media)^2 Frita IdealJarro 1 0 0 0 0Jarro 2 0 0 0 0Jarro 3 0 0 0 0Jarro 4 0 0 0 0Jarro 5 0 0 0 0Jarro 6 0 0 0 0Total 0 0Media 0



0 < 2.015 Se acepta Ho

Simbologa: 0: No presenta escamado 1: Presenta poco escamado 2: Presenta mucho escamado

Observando los resultados de la Tabla N 34 se determin que El esmalte blanco elaborado con la nueva frita CJB1 al ser aplicado sobre una pieza cermica no escama al final de la quema, por tanto se acepta esta hiptesis al demostrar que el valor de t calculado (0) es menor a t 0.05, 5 ledo en tabla.

86

4. Presencia de craquelado temprano en la superficie esmaltada. TABLA N35 Presencia de craquelado temprano en la superficie esmaltada.

Pieza Frita nueva CJB1 (x-x media) (x-x media)^2 Frita ActualJarro 1 0 0 0 0Jarro 2 0 0 0 0Jarro 3 0 0 0 0Jarro 4 0 0 0 0Jarro 5 0 0 0 0Jarro 6 0 0 0 0Total 0 0Media 0



0 < 2.015 Se acepta Ho

Simbologa: 0: No presenta craquelado temprano 1: Presenta poco craquelado temprano 2: Presenta mucho craquelado temprano Observando los resultados de la Tabla N 35 se determin que el esmalte blanco elaborado con la nueva frita CJB1 no provoca craquelado temprano en la pieza cermica, por tanto se acepta esta hiptesis puesto que el valor de t calculado (0) es menor a t 0.05, 5 (2.015) ledo en tabla. 5. Presencia de craquelado tardo en la capa vtrea. TABLA N 36: Presencia de craquelado tardo en la capa vtrea

Pieza Frita nueva CJB1 (x-x media) (x-x media)^2 Frita ActualJarro 1 2 1.2 1.4 2Jarro 2 1 0.2 0.0 2Jarro 3 0 -0.8 0.7 2Jarro 4 0 -0.8 0.7 2Jarro 5 0 -0.8 0.7 2Jarro 6 2 1.2 1.4 2Total 5 4.8Media 0.8



3.43 < 2.015 Se rechaza Ho

Simbologa: 0: No presenta craquelado tardo 1: Presenta poco craquelado tardo 2: Presenta mucho craquelado tardo Observando los resultados de la Tabla N 36 se determin que el esmalte blanco elaborado con la nueva frita CJB1 si influye en la presencia de craquelado tardo en la pieza cermica, por tanto se acepta esta

87

hiptesis puesto que el valor de t calculado (3.43) es mayor a t 0.05, 5 (2.015) ledo en tabla, lo que se comprueba con los resultados obtenidos de pruebas experimentales realizadas en el Laboratorio Cesemn de la ciudad de Cuenca donde la mayora de piezas no resisten una presin de 720 kpa durante una hora es decir las piezas esmaltadas con el esmalte obtenido experimentalmente presentan craquelado tardo, todo esto debido a que el coeficiente de dilatacin de la frita es mayor que el de la pasta cuya composicin no se encuentra estandarizada por agotamiento de materias primas.

6. Intensidad de la opacidad (blancura) del esmalte fabricado con la nueva frita.

TABLA N 37: Intensidad de la opacidad (blancura) del esmalte fabricado con la nueva frita.

Pieza Frita nueva CJB1 (x-x media) (x-x media)^2 Frita ActualJarro 1 2 0.3 0.1 2Jarro 2 2 0.3 0.1 2Jarro 3 1 -0.7 0.4 2Jarro 4 2 0.3 0.1 2Jarro 5 2 0.3 0.1 2Jarro 6 1 -0.7 0.4 2Total 10 1.3Media 1.7



-1.47 < 2.015 Se acepta Ho

Simbologa: 0: No presenta blancura 1: Presenta poco blancura 2: Presenta mucha (buena) blancura Observando los resultados de la Tabla N 37 se determin que el esmalte elaborado con la nueva frita CJB1, no hace variar la blancura en la pieza cermica final, por tanto se acepta esta hiptesis con el anlisis de la tabla t student 5.26, donde t calculado (-1.47) es menor a t 0.05, 5 (2.015) ledo en tabla.

88

ANEXO N 3

CURVA DE COCCIN DEL ESMALTE EN EL HORNO BACHT

Tiempo (h) Temperatura (C)0.00 h 25.00 C1.50 h 150.00 C1.00 h 350.00 C1.50 h 550.00 C4.00 h 1090.00 C3.00 h 1090.00 C1.00 h 950.00 C2.50 h 650.00 C4.00 h 150.00 C0.00 h 25.00 C

Fuente: Elaboracin los Autores.

Fuente: Elaboracin los Autores.

Tabla N 38: Datos para la curva de quema del Horno Batch

Grfico N 12: Datos para la curva de quema del Horno Batch

0.00 C

200.00 C

400.00 C

600.00 C

800.00 C

1000.00 C

1200.00 C

0.00 h

1.50 h

1.00 h

1.50 h

4.00 h

3.00 h

1.00 h

2.50 h

4.00 h

0.00 h

Tiempo en h

Tem

pera

tura

en

C

89

ANEXO N 4

RESULTADOS DE LABORATORIO CESEMIN.

90

ANEXO N 5

COSTOS

1 Componentes del costo.

Todo trabajo a realizarse esta motivado por una necesidad y para llevarlo a cabo se

necesita una tcnica para planearlo, un tiempo para construirlo y los recursos para

ejecutarlo.

El costo requiere un correcto balance entre sus bases: especificaciones, cuantificaciones

y anlisis, es decir el QU, el CUNTO, y el CMO.

2. Caractersticas del Costo.

1. El anlisis del costo es aproximado, ya que al no existir dos proceso iguales, al

intervenir la habilidad personal del analista y al basarse en condiciones

promedio de consumo insumo y desperdicios permite asegurar que la evaluacin

monetaria del costo, no puede ser matemticamente exacta.

2. El anlisis del costo es especfico, en consecuencia, si cada proceso constructivo

se integra en base a sus condiciones perifricas de tiempo, lugar y secuencia de

eventos, el costo puede ser genrico.

3. El costo es dinmico, puesto que el mejoramiento constante de materiales,

equipos, procesos, tcnicas de planeacin, organizacin, direccin y control,

incremento o disminucin de costos, perfeccionamiento se sistemas impositivos,

etc, permiten recordar la necesidad de una actualizacin constante de los anlisis

de costo.

4. El anlisis de costo puede elaborarse inductivamente, si la integracin del

mismo se inicia por sus partes conocidas, o sea que si de los hechos inferimos

los resultados.

5. El anlisis del costo puede elaborarse deductivamente, si a travs del

razonamiento partimos del todo conocido para llegar a las partes desconocidas.

6. El costo est precedido de costo de anteriores y este a su vez es ntegramente de

costos posteriores.

91

3. Integracin del costo.

3.1. Costos directos.- Gastos Tangibles; que tienen aplicacin a un producto

determinado:

Material. Mano de Obra. Equipos Transporte, requeridos para le elaboracin de un producto.

3.2. Costos indirectos.- Todos Los gastos intangibles; que no pueden tener aplicacin a

un producto determinado.

Costo indirecto de operacin. (costos que son aplicables a todos los productos en general entre ellos gastos administrativos, financieros, etc.).

Costo indirecto de un producto. (costos aplicables a un producto especfico).

Utilidades.

92

4. Anlisis de costos para la fabricacin de la frita Tabla N 39 Anlisis de Costos de Produccin.

Frmula FRMULA : BLANCO BRLLANTE PARA ESPECIFICACIONES : Saco de 100 Kg

1 UNIDAD : Kg(A) MATERIALES UNIDAD DE CANTIDAD PRECIO COSTO

MEDIDA UNITARIO TOTAL1 Fluor silicato de sodio Kg 0.0371 4.60 0.1702 Brax Kg 0.2965 1.52 0.4513 cido Brico Kg 0.0988 1.43 0.1414 Feldespato Kg 0.1853 0.05 0.0095 Slice Kg 0.3088 0.05 0.0156 Carbonato de calcio Kg 0.0618 0.05 0.0037 Silicato de Zirconio Kg 0.1235 2.35 0.2908 Oxido de Zinc Kg 0.0618 3.56 0.2209 Oxido de Estao Kg 0.0618 5.23 0.3230 #N/A #VALOR!0 #VALOR!0 #VALOR!

TOTAL (A) 1.62(B) MANO DE OBRA SALARIO NUMERO DE SALARIO RENDIMIENTO COSTO

BASICO PERSONAL REAL UNIDAD/HORA TOTALMENSUAL HORARIO

1 Maestro 420.95 1.0000 2.39 25.0000 0.100000000

TOTAL (B) 0.10(C) EQUIPO POTENCIA NUMERO COSTO RENDIMIENTO COSTO

(HP) DE HORARIO POR TOTALUNIDADES HORA

3 HORNO 1 1.0000 0.12 1.0000 0.120000000

0.05 HERRAMIENTAS MANUALES 0.000TOTAL (C) 0.12

(D) TRANSPORTE DISTANCIA CANTIDAD COSTO COSTOMEDIA UNITARIO TOTAL

TOTAL (Km) POR Km.0000000000

TOTAL (D) 0.00(E) COSTO UNITARIO DIRECTO TOTAL (A+B+C+D) 1.84

(F) COSTOS INDIRECTOS 3% E 0.06(G) IMPREVISTOS 5% E 0.09(H) GASTOS INDIRECTOS 10% E 0.18(I) OTROS 0% E 0.00(J) UTILIDAD 15% (E+F+G+H+I) 0.33TOTAL DE COSTOS INDIRECTOS 33% 0.66

PRECIO UNITARIO TOTAL 2.50PRECIO ADOPTADO 2.50

Subtotal $ 2.50I.V.A. $ 0.30

TOTAL $ 2.80

RENDIMIENTO : 0.81

Fuente: Elaboracin los autores

93

5 Comparacin de costos entre frita nueva y actual

2.8

1.8

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

D

LAR

ES U

SA $

P.V.P

Grfico N 13: COMPARACIN DE PRECIOS DE P.V.P

Precio de ProduccinCermica Jumbo

FRITA 238 ESFEL

Fuente: Elaboracin los Autores

En el grafico N 13 se compara la los precios de comercializacin del una frita de de

similares caractersticas que existe en el mercado de la ciudad de Cuenca y es expendida

a nivel nacional, contrastada con el precio probable de mercadeo del la FRITA BLANCA

DE CERMICAS JUMBO, los costos de produccin han sido proporcionados por el Gerente

de Cermica Jumbo.

Los costos de produccin se deducen a partir de los cosos mensuales generados por la

por la planta de produccin Cermicas Jumbo, prorrateado para las unidades netas

fabricadas (kg de frita).

El presente anlisis de precios unitarios corresponde a una integracin de costos

directos, considerado un porcentaje a costos indirectos y gastos indirectos.

Los costos directos provienen de cotizaciones del mercado local y nacional, incluido

transporte hasta bodegas en la ciudad de Loja, en la mano de obra se considera precios

reales acorde a la tabla salarial vigente e incluido los beneficios de ley.

En equipos se considera el horno de quema como componente tecnolgico de la

fabricacin.

Los porcentajes de costos y gastos indirectos se calculan a partir de los costos

mensuales generados por la planta industrial.

94

ANEXO N 6

MATERIAL FOTOGRFICO. 1 FABRICACIN DE FRITA. FOTO N 2: Mezclado FOTO N 1: Dosificacin

Fuente: Elaboracin los Autores Fuente: Elaboracin los Autores

FOTO N 3: Alimentacin al horno de fundicin FOTO N 4 : Fundicin


FOTO N 5: Descarga del horno y choque trmico


95

2 FABRICACIN DE ESMALTE. FOTO N 7: Cabina de Esmaltado FOTO N 6: Molienda del Esmalte


FOTO N 8: Producto terminado a la salida del horno contino


1. INTRODUCCIN

1.1. JUSTIFICACIN E IMPORTANCIA.

Actualmente la Planta de Cermica CERART est implementando nuevos

mtodos y procedimientos en sus dos lneas Yapacunchi y ukanchik, con el

fin de aumentar su productividad. Todo esto se cumplir con el desarrollo de

investigaciones y proyectos que permitan a la Planta de cermica, brindar

productos con calidad y que sirvan de gran utilidad para quienes los usen. En

virtud de esto, en el presente proyecto desarroll una frita blanca para piezas

cermicas de pasta blanca que se usan en la lnea Yapacunchi en CERART.

Nuestro trabajo aportar a Cermicas Jumbo las pautas necesarias para la

fabricacin continua de una frita blanca. Con ello la Planta de CERART poseer

en el medio local una dotacin de frita blanca que se ajuste a las especificaciones

de las piezas producidas con su pasta.

A dems podr desarrollar una gama de fritas que den como resultado diferentes

tonalidades de blanco, con ello personalizaremos nuestros productos o los

requerimientos de los clientes de la planta CERART.

1

2. FRITAS Y ESMALTES

2.1. FRITA PARA ESMALTES

2.1.1. Las Fritas

Son vidrios de composiciones variadas y que contienen diversos xidos, que luego

de ser fundidos se vuelcan en agua para facilitar su disgregacin. Luego, mediante

una adecuada molienda se le lleva hasta polvo muy fino y, suspendido en un

vehculo adecuado se forman los esmaltes que luego se aplica sobre piezas

metlicas o de cermica por distintos medios, llevndosele luego a un horno para

su coccin.1

2.1.2. Desarrollo de una frita

La Frita se fabrica a partir de una mezcla compleja de compuestos vitrificantes,

como slice, fundentes, como los lcalis, y estabilizantes como la cal. Estas

materias primas se cargan en el horno de cubeta (de produccin continua) por

medio de una tolva. El horno se calienta con quemadores de gas o petrleo. La

llama debe alcanzar una temperatura suficiente, y para ello el aire de combustin

se calienta en unos recuperadores construidos con ladrillos refractarios antes de

que llegue a los quemadores. El horno tiene dos recuperadores cuyas funciones

cambian cada veinte minutos: uno se calienta por contacto con los gases ardientes

mientras el otro proporciona el calor acumulado al aire de combustin. La mezcla

se funde (zona de fusin) a unos 1500C a 1680 C y avanza hacia la zona de

enfriamiento, donde tiene lugar el recocido. En el otro extremo del horno se

alcanza una temperatura de 800C a 1200 C; el ciclo aproximado de fundicin es

de 60 a 120 min. Al vidrio as obtenido se lo descarga en un torrente de agua

1 DIAZ GONZALES, Csar Ral. Formulacin experimental de frita de vidrio blanco. Rev. Inst. investig. Fac. minas metal cienc. geogr. [online]. dic. 1999, vol.2, no.4 [citado 16 Junio 2008],p.35-47.

2

industrial o de refrigeracin < 60 C, proporcionndole un brusco choque trmico,

que facilitar la disgregacin, secado, y molienda para la fabricacin del esmalte.

2.1.2.1. Constituyentes crudos de las fritas

Los principales constituyentes de una frita blanca son: 2

2.1.2.1.1. Slica (SiO2)

Fuente: Feldespato, arena, slica y arcillas.

La slica es uno de los constituyentes ms importantes de los esmaltes y deber ser

ajustada para regular la temperatura de fusin del mismo. Incrementando la slica

a expensas del cido brico, el esmalte se hace ms duro, ms brillante y ms

durable; se dice que sustituyendo la slica por cido brico aumenta el coeficiente

de expansin. Por consecuencia, el cido brico y la slica pueden variar uno con

respecto al otro, hasta obtener un grado de adaptacin ptimo entre cuerpo y

esmalte. Aumentando el contenido de slica en un esmalte se tendr: aumento en

la temperatura de fusin, mayor viscosidad, aumento en la resistencia al ataque

qumico, disminucin en el coeficiente de expansin, se incrementa la dureza del

esmalte, se aumenta el brillo, hasta que con ms altos porcentaje se producen

texturas mates debido al incremento de dureza en el esmalte, y finalmente

aumenta la tendencia a la vitrificacin.

2.1.2.1.2. Oxido Brico (B2O3)

Fuente: Brax, cido brico y rasorita

El xido brico es un constituyente importante de los esmaltes, debido a que se

produce mezclas ms fluidas, formando al mismo tiempo un vidrio tan bueno

como el de la slica.

2 FERNANDEZ CHITI Jorge, MANUAL DE ESMALTES CERMICOS, Argentina-Buenos Aires, Ediciones Condorhuasi, Tomo N 1, p 13-17

3

Cuando se usa en grandes cantidades, disminuye la resistencia al ataque de los

cidos e inclusive del agua. Es muy buen fundente, reduce la viscosidad entre

ciertos lmites y promueve alto brillo. Los contenidos altos de xido brico

reducen la resistencia mecnica y aumentan la solubilidad acortando el rango de

quemado y causando deslaves en los colores.

Los esmaltes con alto contenido de cido brico, normalmente no son

recomendables a ser horneados a fuego directo en ciclos largos.

2.1.2.1.3. Oxido de Calcio (CaO)

Fuente: Carbonato de calcio, mrmol, piedra caliza y dolomita.

El xido de calcio es el principal fundente en esmaltes de media y alta

temperatura. Sin embargo no es muy efectivo a bajas temperaturas (Debajo de

cono # 4) ya que reduce la viscosidad de los esmaltes con alto contenido de slica,

aunque si se hacen demasiado fluidos, tiende a desvitrificar produciendo un

acabado mate. Disminuye ligeramente el coeficiente de expansin, en

comparacin con los lcalis. Promueve la adherencia del esmalte con el cuerpo

(calce), ya que reacciona con l. Contribuye a dar estabilidad y dureza al esmalte,

cuando se usa en cantidades apropiadas.

2.1.2.2. Componentes adicionales.

2.1.2.2.1. Opacificantes.

Son elementos denominados opacificantes el xido de estao, xido de Zirconio,

xido de cerio, arsnico, almina, etc.

4

Estos opacificantes en la fusin desprenden partculas de escasa capacidad de

disolucin quedando en suspensin y sin disolver en el magma del esmalte,

opacificando la estructura propia del esmalte por lo que la luz se refleja desde su

superficie.

2.1.2.2.1.1. Pigmentos.

El vidrio puede colorearse utilizando xidos metlicos (Cobalto, cadmio, hierro,

etc), sulfuros o seleniuros. Otros colorantes podran dispensarse en partculas

microscpicas directamente al esmalte. 3

2.1.2.2.1.2. Pigmentos para blanco

2.1.2.2.1.2.1. xido de Zirconio (ZrO2)4

Se utiliza bajo la forma de xido de zirconio, silicato de zirconio, de varias

granulometras. Estupendo opacificante aunque no al nivel del estao, respecto al

cual tiene una gran ventaja, el ser mucho ms econmico, por lo que es

seguramente el opacificante mucho ms utilizado industrialmente.

2.1.2.2.1.2.2. xido de Estao (SnO2)

Es el opacificante por excelencia, aunque es poco utilizado por su elevado costo.

2.1.2.2.1.2.3.xido de Zinc (ZnO)

En vidrios cidos y con alto contenido de almina, el oxido de zinc acta como

fundente. Este xido segn el porcentaje que se introduzca se comporta con

acciones muy diversas, por ejemplo:

3 J.L. Vicentiz, S.L., SUMINISTROS CERMICOS, Espaa-Biskaia- Gatika, 1978, Pg.7.Disponible en la World Wide Web: http://www.vicentiz.com/Acrobat/info_parcial/esmaltes/generalidades.pdf 4 FERNANDEZ CHITI Jorge, MANUAL DE ESMALTES CERMICOS, Argentina-Buenos Aires, Ediciones Condorhuasi, Tomo N 3, p 75

5

1. A bajo porcentaje: Aumenta el brillo de los vidrios y de los colores, con

excepcin de los colores verdes y azules, mezclando con almina mejora

la opacidad y la blancura del esmalte.

2. Alto porcentaje: Desvitrifica la masa vtrea impartiendo a la superficie

del esmalte el caracterstico aspecto mate.

2.1.3. Proceso de fabricacin de fritas cermicas.

La frita cermica es preparada fundiendo materias primas en un horno de fusin a elevada temperatura ( 1350 C 1600C ). El material es posteriormente sumergido en agua, enfrindolo bruscamente, lo que lo transforma en un material slido fragmentado en desmenuzados compuestos insolubles.5

IMAGEN N 1 Proceso de fabricacin de fritas

FUENTE: Cermica Artstica y Acuarelas: Cermicas, online

2.1.3.1 Dosificacin.

Las materias primas con las que se elaboran las fritas pueden ser productos

naturales o sintticos como xidos, silicatos, carbonatos, aluminosilicatos,

boratos, etc. En las composiciones pueden aparecer la mayora de los elementos

qumicos. La formulacin de las composiciones une a stos elementos en una

5 Cermica Artstica y Acuarelas: Cermicas, online; http://www.anffecc.com/es/productos12.php

6

matriz vtrea, garantizando su estabilidad y comportamiento como slido

homogneo. 6

TABLA N 1

FRMULA BASE

MATERIALES FORMULACIN 1 PORCENTAJEW(gr) %

TiO2 A 7.13Al2O3 B 0.37 0.65Acido borico C 16.50 28.80Feldespato D 23.10 40.31Silice E 6.50 11.34Soda (CO3Na2) F 3.50 6.11Carbonato de litio G 0.20 0.35

57.30 100.00

12.44

FUENTE: Cermicas Jumbo

7

La frmula base o de partida nos indica que materiales debemos usar para la

preparacin de los esmaltes, as como sus porcentajes relativos. Antes que nada

tenemos que advertir que se usarn materias primas de la mejor calidad sin

contaminacin, ni deterioros, y con el grado de molienda adecuado. Conviene

analizar y probar muestras de materiales antes de arriesgar un esmalte. Es

frecuente, por ejemplo comprar carbonato de calcio en cuarzo, o dolomita por ese

carbonato, u otros errores de expedicin igualmente graves. Los proveedores

deben ser de confianza, ya que no faltan quienes venden materias primas

contaminadas con xido de hierro que no sirven para esmaltes cermicos. Todo

ceramista conocedor de su oficio, ya sea industrial, artesano o bien artista, debe

aprender a diagnosticar e identificar lo productos cermicos, ya que ellos varan

de partida a partida y no es posible arriesgar la produccin o la pieza.

La granulometra de las materias primas tambin se controlar con cuidado.

Sabemos que el molino fino facilita la fusin de los ingredientes de un esmalte o

de la frita, mientras que una sustancia de molino grueso requerir mayor tiempo

de coccin o mayor temperatura de madurez; se debe controlar la malla de los

materiales, los materiales debern tener >4% de retenidos en malla #200.

Solamente el brax cristalizado puede incorporarse en forma de grnulos a frita.

6 Cermica Artstica y Acuarelas: Cermicas, online; http://www.anffecc.com/es/productos1.php 7 Frmula experimental CERMICAS JUMBO.

7

Los ingredientes se pesarn en una buena balanza, la que deber estar

perfectamente limpia y calibrada. Los xidos colorantes debern pesarse con la

mayor exactitud posible, puesto que cualquier error o exceso en el peso, por

pequeo que sea alterar el color del esmalte.8

2.1.3.2. Mezclado

El mezclado es una de las operaciones unitarias de la ingeniera qumica ms

difciles de someter a un anlisis cientfico. Hasta el presente no se ha

desarrollado ninguna frmula o ecuacin aplicable al clculo de grado de

realizacin al que se verifica la mezcla, o la velocidad con que se realiza, en

determinadas condiciones, solo se define como el arte de dispersar los elementos

constituyentes de una frmula alrededor de toda su masa, para evitar

embotellamientos, aglutinaciones, y encapsulaciones, que puedan ocasionar

reacciones o resultados desfavorables o imprevistos en el producto.

Se dice a veces que solo el consumo de energa elctrica de un mezclador

proporciona una medida real del grado en que se ha completado una mezcla,

porque se necesita una cantidad definida de trabajo para mezclar las partculas del

material dentro del recipiente que lo contiene. Con todo, esto nunca es verdad en

la prctica, debido a las interferencias imposibles de evaluar, tales como corrientes

transversales, corrientes parsitas, que se establecen (incluso en las mezcla de

plsticos y slidos) dentro del recipiente, por eso cada industria determinar

experimentalmente el tipo de mezclador, tiempo de mezclado, velocidad de

mezclado, capacidad del mezclador, de acuerdo a la sustancia a manipularse,

segn sea su humedad, granulometra, estado fsico, etc. 9

8 FERNANDEZ CHITI Jorge, MANUAL DE ESMALTES CERMICOS, Argentina-Buenos Aires, Ediciones Condorhuasi, Tomo N 3, p 30-31-32 9 Cermica Artstica y Acuarelas: Cermicas, online; http://www.monografias.com/trabajos15/mezclado/mezclado.shtml

8

Los ingredientes se mezclarn en seco, antes de su fritado, en un molino de bolas,

o en mquinas mezcladoras de tambor, por lo general durante 30 minutos. En los

talleres artesanales se puede usar morteros de porcelana. 10

2.1.3.2.1. Mezclador de doble cono

Esta es una variante perfectamente definida por su forma. Se la usa solamente

para efectuar una mezcla rpida de slidos. Consiste en un anillo cilndrico

horizontal a cuyas bases estn unidos dos conos, girando el conjunto lentamente

sobre cojinetes laterales. El interior suele estar pulido y libre de obstrucciones

para facilitar su limpieza. Durante la rotacin, el cono inferior se inclina hasta un

punto en el que se sobrepasa el ngulo de reposo del contenido. Las capas

superficiales del material ruedan entonces hacia abajo hasta el cono opuesto,

seguidas pronto por toda la masa, que resbala rpidamente al interior del otro

cono, cuando este se aproxima a su posicin mas baja. Al chocar con las paredes

cnicas, una buena parte del material se desva hacia el centro y despus hacia

arriba a travs del resto de la masa. Como no hay dos partculas que sigan

trayectorias paralelas y puesto que adems existe una gran diferencia de

velocidades entre las diferentes partculas, se logra rpidamente una gran

homogeneidad. Por lo general bastan diez minutos para mezclar bien cualesquiera

de los materiales. El mezclador se carga o se descarga con rapidez gracias a una

vlvula de asiento firme y cierre hermtico puesta en el vrtice de uno de los

conos y que se abre y cierra con rapidez.

2.1.3.3. Fundicin.

La fabricacin de fritas utiliza hornos de fusin de menos de 30 toneladas /da de

capacidad de produccin. Este proceso puede desarrollarse en continuo (hornos

continuos con enfriamiento por agua o por aire) o en discontinuo (hornos

rotatorios con enfriamiento por agua).

10 FERNANDEZ CHITI Jorge, MANUAL DE ESMALTES CERMICOS, Argentina-Buenos Aires, Ediciones Condorhuasi, Tomo N 3, p 30-31-32

9

La industria de fritas cermicas utiliza principalmente hornos de fusin continuos

y en raras ocasiones discontinuos. La eleccin del tipo de horno depende de la

escala de produccin y de la formulacin del producto.

La produccin permanece constante debido a la continua alimentacin de las

materias primas en la entrada del horno. El material fundido puede ser puesto en

contacto directamente con un bao de agua, o puede ser enfriado entre rodillos

enfriadores para producir un producto fritado; ahora bien los hornos de fritado

utilizan gas natural, y las temperaturas comunes en los hornos oscilan entre los

1350C y los 1600C.

IMAGEN N 2 Esquema de un horno contino. FUENTE: Cermica Artstica y Acuarelas: Cermicas, online

2.1.3.3.1. Enfriamiento de la frita cermica.

La masa fundida debe enfriarse rpidamente a la salida del horno. Existen dos

procedimientos de enfriamiento: por agua y por aire.

En el enfriamiento por agua, la masa fundida va a parar a un rebosadero, cayendo

en forma de cortina en un depsito con agua a temperatura ambiente, donde

10

solidifica rompindose en pequeos trozos. Este fraccionamiento de la masa

slida facilitar su posterior molienda.

IMAGEN N 3 Esquema del dispositivo de enfriamiento por agua. FUENTE: Cermica Artstica y Acuarelas: Cermicas, online

IMAGEN N 4 Esquema del dispositivo de enfriamiento por aire. FUENTE: Cermica Artstica y Acuarelas: Cermicas, online

En el enfriamiento por aire la frita fundida se hace pasar a travs de dos rodillos

laminadores refrigerados en su interior por agua. Estos rodillos laminan la pasta

vtrea dando lugar a un producto delgado (laminado) que cae sobre un

quebrantador-vibrador, que las reduce a pequeas escamas. Una ventaja de este

tipo de enfriamiento respecto al anterior, es que no es necesaria la etapa posterior

del secado de la frita. 11

11 Cermica Artstica y Acuarelas: Cermicas, online; http://www.anffecc.com/es/productos1.php

11

2.1.3.4. Secado

Si no se va a usar la frita inmediatamente, se la almacenar para usarlo despus, se

lo dejar secar en bandejas de madera o plstico. No se debe usar bandejas de

hierro ni de material oxidable. Tampoco conviene usar cacetas de arcilla, porque

pueden desprender granos de las paredes de la caceta.

Las grandes instalaciones poseen secadores especiales como de tornillo a fuego

directo utilizando gas o cmaras de secado. Los talleres artesanales aprovechan el

calor del horno, con cuidado de que el polvo del aire no caiga sobre la frita. Una

vez seco, se la guardar en bolsas, sacos, paquetes o en recipientes de material

adecuado, que impida la contaminacin y rechace la suciedad. 12

2.2. PROCESO DE FABRICACIN DE ESMALTES PARA CERMICA.

2.2.1. Los Esmaltes.

Es la mezcla de materias primas en forma de polvo o puestas en suspensin. Estos

recubrimientos vtreos obtenidos se aplican sobre pasta cermica (cuero) para

monococcin o sobre bizcocho para multicoccin, con el propsito de mejorar su

aspecto, decoracin, funcin y durabilidad. 13

2.2.2. Constituyentes y dosificacin para la formacin del esmalte.

Un esmalte cermico, normalmente esta constituido por un 90% de frita y un 10%

de agentes de suspensin, colores cermicos y otros agregados en caso de

esmaltes para efectos especiales, por lo que citamos el principal y ms usado. 14

12 FERNANDEZ CHITI Jorge, MANUAL DE ESMALTES CERMICOS, Argentina-Buenos Aires, Ediciones Condorhuasi, Tomo N 3, p 57-58 13 Sin autor, CURSOS DE VIDRIADOS CERMICOS, Biblioteca Planta de Cermica CERAT-UTPL, sin ao, Parte N 1, Cp. N 1, p 3 14 Sin autor, CURSOS DE VIDRIADOS CERMICOS, Biblioteca Planta de Cermica CERAT-UTPL, sin ao, Parte N 1, Cp. N 1, p 3

12

2.2.2.1. Tipos de suspensivos.

Uno de los suspensivos de mayor uso es el C.M.C. por lo que lo detallamos a

continuacin.

2.2.2.1.1. C.M.C. (Carboximetilcelulosa sdica).- Es un polmero semisinttico

soluble en agua e insoluble en lquidos orgnicos. Reacciona con sales de los

metales pesados para formar pelculas que son insolubles en agua, transparentes,

relativamente duras e inalterables por materias orgnicas. Tiene propiedades

coloidales y tixotrpicas. No es txico. Se obtiene por reaccin de celulosa

alcalina y cloroacetato de sodio. Puede emplearse en solucin o en seco, aunque

es ms prctico tenerlo en solucin e ir agregando a los esmaltes que se van

elaborando. La solucin se prepara de la siguiente forma:

Mezclar 30gr de CMC con 1 lt. de agua tibia. Calentar a fuego lento o bao mara

hasta que desaparezcan los grumos. Dejar enfriar. De esta solucin agregar 80 a

100 gr. por kg. de esmalte seco, o bien 50 60 gr. si el esmalte est mezclado con

agua.

Cuando se incorpora el C.M.C. en seco se mezcla en una proporcin del 1 al

0.03% (0.1/0.3%) respecto al peso del esmalte en seco. Conviene mezclarlo

prolongadamente en seco en un mortero con el resto de los componentes del

esmalte y despus con agua hasta que est bien disuelto y sin grumos. Tamizar la

mezcla con un tamiz de 80 100.

No conviene excederse en las proporciones de los suspensivos, sobre todo con el

C.M.C., dado que proporcionar el efecto contrario al que se pretende, es decir, lo

flocurar o lo espesar dejando inutilizable el esmalte.

Los suspensivos orgnicos, C.M.C., goma arbiga, etc., cuando se guardan en

solucin tienden a descomponerse con el tiempo. Esto se distingue por la

aparicin de un poso o nata en la solucin. Para evitar esto, y si prev que va ha

13

ser almacenado por un perodo largo, aadir a la solucin una vez preparada 2 cm3

de formol por litro de solucin.15

2.2.3. Molienda

El proceso de molienda de un esmalte es una operacin importantsima y

fundamental, porque en el se logra el grado de finura adecuado de las partculas

del esmalte y, al mismo tiempo se adicionan los xidos colorantes o los

pigmentos, as como los opacificantes y agentes reguladores de la suspensin y de

la viscosidad. Es esencial la escrupulosa limpieza del molino y los accesorios

despus de usados, de lo contrario las diferentes cargas resultaran manchadas con

xidos de otro color. Convendra tener ollas especiales para cada color, sobre todo

para los azules.

La molienda se realiza en forma ptima en un molino de bolas. La frita puede

molerse a mano o en morteros de porcelana, pero a costa de un esfuerzo y en

pequeas cantidades. Existen grandes molinos que cargan 100, 500 y hasta 1000

Kg. o ms, siendo la norma de estos que el dimetro del molino (u olla) debe

acercarse a su longitud. Las bolas que muelen por flotacin y tambin por impacto

suelen ser de porcelana, granito guijarros de acero duro a la abrasin, o de

materiales ms costosos como almina de alta densidad, que son ms pesadas y

muelen mejor, o de xido de circonio, para moliendas especiales (no esmaltes). El

revestimiento interior del molino grande consiste en una camisa de porcelana,

granito, slex, cuarzo.

La carga que se introducir en el molino debe haber sido previamente triturada a

malla N20 por lo menos. Las bolas sern generalmente de porcelana. 16,

15 J.L. Vicentiz, S.L., SUMINISTROS CERMICOS, Espaa-Biskaia- Gatika, 1978, Pg.10-12..http://www.vicentiz.com/Acrobat/info_parcial/esmaltes/generalidades.pdf 16 FERNANDEZ CHITI Jorge, MANUAL DE ESMALTES CERMICOS, Argentina-Buenos Aires, Ediciones Condorhuasi, Tomo N 3, p 38-39-40-41-46

14

Los factores a controlar son: 17

1. Velocidad de rotacin (revoluciones por minuto, r.p.m.)

2. Cantidad de bolas.

3. Tamao y forma de las bolas.

4. Cantidad de materiales.

5. Cantidad de agua (en caso de molienda hmeda).

6. Granulosidad de los materiales.

7. Tiempo de operacin.

2.2.4. Caractersticas del esmalte.

El esmalte tiene una composicin similar a la de los vidrios, formndose durante

la coccin, una capa vtrea sobre la superficie del bizcocho. Antes de la coccin,

el esmalte cubre la superficie de la pieza en forma de polvo seco, pudiendo ser

considerados algunos de ellos como vidrios en el ms amplio sentido.

Un buen esmalte debe cumplir con las siguientes caractersticas fundamentales.

Ser fcilmente aplicable a la superficie de la pasta y de carcter no txico. Posee un amplio rango de maduracin Ser completamente permeable a lquidos y gases. Ser verstil con respecto a la obtencin de diferentes coloraciones. Producir despus del quemado, una superficie libre de defectos

apreciables.

Soportar las condiciones de servicio que su uso requiere.

Debido al gran nmero de esmaltes de diferente composicin que se utilizan en la

fabricacin de artculos esmaltados, una clasificacin muy general, podra ser la

siguiente:

17 http://www.manises.com

15

Esmaltes crudos Esmaltes fritados

1. Con plomo (opacos y transparentes)

2. Sin plomo ( opacos y transparentes)

3. Con fritas opacificadas.

Los esmaltes crudos prcticamente han dejado de utilizarse en la fabricacin de

azulejos industriales, quedando reducido su empleo a cierto tipo de fabricacin

artstica o esmaltes de gres y porcelana sanitaria, con temperaturas de quemado

superiores a los 1200C.

Por lo contrario en los esmaltes fritados se puede observar lo siguiente:

a. Los materiales que reaccionan lentamente a bajas temperaturas, alcanzan

mayor accin fundente despus de fritados.

b. Los materiales solubles en agua como nitratos, carbonatos y boratos

alcalinos, que no pueden ser empleados en esmaltes crudos, pasan a ser

insolubles mediante su incorporacin a la frita.

c. El fritado aumenta el rango de quemado del esmalte y reduce el punto de

fusin.

d. Se simplifica el almacenamiento de materia prima.

e. Se eliminan variaciones de una carga a otra, ya que la homogeneidad de un

esmalte fritado es muy superior a la de un esmalte crudo, puesto que no

presenta el problema de segregacin, que en los esmaltes crudos es

causado por diferencias en el peso especfico o en el tamao de partcula

de sus ingredientes.

16

f. Los ingredientes txicos del esmalte lo son mucho menos cuando forman

parte de un vidrio insoluble o frita.

g. Los esmaltes fritados forman superficies tersas an en ciclos cortos de

quemado, lo que los hace fcilmente adaptables a los mtodos a los

mtodos modernos de ciclo rpido.

Dentro del grupo de esmaltes fritados, hemos mencionados las dos variedades que

pueden darse: con plomo y sin plomo, ahora bien los esmaltes fritados con plomo

tienen mayores desventajas tales como: Susceptibilidad al ataque de cidos,

peligro de toxicidad, gasifican mucho en la coccin con prdida de brillo;

presentan cuarteo con el tiempo, poca estabilidad de tono en caso de los esmaltes

coloreados; poca opacidad en capas delgadas; precio elevado; poca resistencia a la

abrasin. Siendo nicamente sus ventajas el amplio rango de maduracin, buena

elasticidad mecnica y buen rendimiento de colores.

Las ventajas de un esmalte fritado sin plomo son: buena resistencia al cuarteo,

resistencia al rayado y a la abrasin, buena opacidad en capas delgadas, poco

desprendimiento de gases en coccin, estabilidad de tono en los esmaltes

coloreados, muy buen brillo, econmicos y forman buena interfase con el

bizcocho. Siendo sus desventajas las siguientes: rango de temperatura limitado,

viscosidad muy alta con dificultades de eliminacin de burbuja, en enfriamiento

lento producen tendencia al mateado, necesitan mayor finura en la molienda. 18

2.2.5. Preparacin del esmalte para aplicacin. Para preparar el esmalte y poderlo aplicar al cuerpo cermico, se deben tomar en

cuenta las siguientes consideraciones:

18 FERNANDEZ CHITI Jorge, MANUAL DE ESMALTES CERMICOS, Argentina-Buenos Aires, Ediciones Condorhuasi, Tomo N 1, p 46

17

1. Los esmaltes para ser utilizados deben ser mezclados con agua y su

cantidad depender de las caractersticas del esmalte y de la naturaleza y

porosidad del soporte. En lneas generales se utilizar un 60 - 80% de

agua. Si el esmalte es transparente puede aumentarse la proporcin y si se

trabaja en monococcin un 40 50%.

2. La mezcla se remueve en un molino de bolas, en un mortero a mano o

agitndose con una batidora. Es conveniente despus de mezclado pasarlo

por un tamiz de malla # 80 100 con retenidos >4%, para eliminar

partculas que no estn bien molidas y homogenizar el esmalte. Dejar

reposar antes de su aplicacin. La burbujas creadas por agitacin en el

mezclado pueden ser transferidas con el esmalte a la pieza y pueden causar

defectos de ampollado en el resultado final, adems la molienda del

esmalte debe alcanzar siempre la finura especializada para cada aplicacin.

Esto es muy importante debido a que el esmalte no tendr buena superficie

y brillo, si no est suficientemente molido. Tampoco debe molerse

demasiado, ya que esto puede provocar defectos en el quemado, como

pueden ser el recogimiento o crowling.

3. La densidad de la suspensin debe ser controlada para que la aplicacin

sea adecuada sobre la pieza y la cubra sin escurrirse.

Si se observa sedimentacin o decantacin en el esmalte que dificulta su

aplicacin, conviene incorporar en seco: 0.2 a 0.1% de C.M.C.; 1 2 de

bentonita o de cloruro clcico. Cuando la pieza ha de ser manipulada con las

manos y con riesgo de desprendimiento del esmalte, aplicar C.M.C.

(carboximetilcelulosa) goma arbiga o de tragacanto.

Particularmente se aconsejan los suspensivos en la elaboracin de esmaltes

alcalinos o cuando el esmaltado se efecta a pincel o por pistola.

18

2.2.5.1. Aplicacin.

Es importante verificar la capa de esmalte que se deposita sobre el bizcocho. Si la

capa es insuficiente quedar absorbida por la arcilla, y si es excesiva podr

chorrear o abrirse. Tambin es conveniente que la capa sea uniforme para evitar

diferencias de coloracin y conseguir superficies lisas, se recomienda los

siguientes espesores de capa:

- Esmaltes trnasparentes: mm. a mm.

- Esmaltes opacos: mm a 1mm.

- Esmaltes de Cadmio y Selenio: 1mm. a 2mm

Conviene comprobar la densidad del esmalte y la porosidad del bizcocho antes de

la aplicacin y efectuar los ajustes necesarios. Si el bizcocho absorbe vidamente

el agua del esmalte no dejndolo correr, convendr aumentar la proporcin de

agua o humedecer con una esponja el bizcocho. Si por el contrario no queda

depositado esmalte por exceso de agua, dejar decantar y eliminar parte del agua o

bien templar el bizcocho (variar la composicin del bizcocho, mezclar una cosa con otra para suavizar o corregir su actividad).

La pieza a esmaltar debe estar completamente limpia, sin grasa y carente de polvo.

Muchas veces las zonas sin esmaltar que se aprecian despus de la coccin son

producto de suciedad en la pieza o transmitida con los dedos al manipularla.

2.2.5.1.1. Mtodos de aplicacin

2.2.5.1.1.1 Aspersin. La aplicacin por aspersin consiste en atomizar el esmalte

sobre el cuerpo cermico. Las ventajas de este mtodo son; la rapidez y la

flexibilidad de la operacin.

19

En general los cuerpos porosos requieren que la suspensin del esmalte sea ms

fluida. Si hay demasiada presin del aire, la cubierta de esmalte se har gruesa

muy rpidamente con la formacin de un efecto rizado. Los cuerpos vitrificados

se calientan algunas veces antes de aplicar, para facilitar la formacin de una capa

ms uniforme, es necesario tener un buen control del espesor de la capa de

esmalte sobre el cuerpo, ya que un exceso de este redundara en perjuicios sobre la

produccin.

2.2.5.1.1.2 Inmersin. El proceso consiste simplemente en sumergir cada pieza en

la suspensin de esmalte, para sacarla y agitarla, eliminando el sobrante del

esmalte. La consistencia del esmalte se debe regular segn las condiciones del

cuerpo cermico (adsorcin) as mismo se debe controlar la duracin de la

inmersin. Se debe agitar frecuentemente la suspensin comprobando su densidad

y efectuando los ajustes cuantas veces sea necesario.

2.2.5.1.1.3 Aplicacin por cortina. Este mtodo es una variacin modernizada del

antiguo sistema de baar el azulejo. En el mtodo antiguo, el azulejo permaneca

estacionado y el esmalte se verta manualmente sobre la superficie a esmaltar. En

el mtodo de cortina actual, el azulejo se traslada sobre un transportador continuo,

atravesando una cascada delgada de esmalte. El espesor de la aplicacin

depender bsicamente de la velocidad de paso de la pieza, por la las cortinas y

de la cantidad de esmalte que viertan las cascadas. ste mtodo es usado

comnmente cuando el quemado se realiza a dos fuegos, resultando sumamente

econmico puesto que la prdida de esmalte es mnima, si se le compara con el

proceso de atomizacin, en el que se pierden en cantidades apreciables de esmalte

por volatilizacin.

Cabe sin embargo aclarar, que a la fecha no ha sido posible adaptar este mtodo a

los sistemas de quemas a un solo fuego, ya que la limpieza posterior a la que se

deben someter las piezas, no es posible de realizar sin daar el cuerpo del azulejo

sin quemar.

20

2.2.6. Secado del esmalte

Antes de la coccin del esmalte debe estar completamente seco; en caso contrario

la humedad superficial al evaporarse bruscamente puede provocar que el esmalte

se abra, separe desconche o formen burbujas.

Los esmaltes en general resultan mejor si se trabajan en bicoccin (aplicacin del

esmalte sobre bizcocho), se consiguen superficies ms regulares, tersas y sin

defectos.

No obstante pueden ser aplicados en monococcin siguiendo las instrucciones

siguientes:

Aplicar el esmalte con menos cantidad de agua; un 40 50% es suficiente. Incorporar a la mezcla de esmalte-agua una pequea cantidad de

suspensivo.

Los esmaltes rojos y amarillos de Cd. y Se. No deben utilizarse nunca en monococcin. 19

2.2.7. Quema.

2.2.7.1. Hornos para fritas.

Un horno es un compartimento cerrado que se utiliza para calentar, cocer o secar.

Se utiliza habitualmente en cocina y cermica.

El Horno par fundir esmaltes es una cmara construida con tabiques refractarios y

provista de un equipo de calentamiento alimentado por diferentes combustibles

19 J.L. Vicentiz, S.L., SUMINISTROS CERMICOS, Espaa-Biskaia- Gatika, 1978, Pg.14.Disponible en la World Wide Web: http://www.vicentiz.com/Acrobat/info_parcial/esmaltes/generalidades.pdf

21

(electricidad, gas, lea, etc.), hasta alcanzar muy altas temperaturas, que hacen

posible el horneado o quema de las piezas, para bizcocho y tambin esmaltes. 20

2.2.7.2. Ciclo de quema del esmalte.

El ciclo o programa de coccin de las piezas esmaltadas depender de varios

factores combinados. No basta con llevar las piezas a la temperatura de madurez

del esmalte, sino que es necesario guardar determinado ritmo de calentamiento,

variable segn los perodos de la coccin, y, cosa sumamente importante, de

enfriamiento. Tanto el uno como el otro debern ser ms lentos en ciertos

momentos, y podrn acelerarse en otras etapas del ciclo de coccin.

Es fundamental el tamao del horno, ya que, cuanto ms pequeo sea, tanto ms

rpidamente se hornearn los esmaltes. Los hornos grandes, por el contrario,

exigen un tiempo de coccin mucho mayor, ya que se necesita calentar el horno,

no solo las piezas. Adems, la cantidad de piezas influir con el tiempo de

coccin, as como su grosor y carga, segn sea tupida o rala, ello quiere decir que

las piezas ms gruesas consumirn ms tiempo para llegar a su temperatura. Lo

mismo suceder si se las carga muy apretadamente (mayor masa para calentar).

Tambin podr afectar el ritmo de ascenso de la temperatura las posibles

deficiencias en el suministro del gas o las cadas de tensin elctrica. 21

2.2.7.3. Calentamiento

El programa de coccin de esmalte no es el mismo que el de pastas crudas.

Pensemos que el esmalte se aplica sobre bizcocho, el que ya ha realizado sus

procesos de transformacin qumica de la pasta en su primera coccin. El esmalte

podr quemarse en un ciclo algo ms corto, en la medida en la que la pasta lo

permita, por supuesto, dado que, si bien la pasta ha terminado sus procesos de

20 Disponible en la World Wide Web: Cermica Artstica y Acuarelas: Cermicas, online; http://www.xtec.es/~aromero8/hornos.htm. 21 FERNANDEZ CHITI Jorge, MANUAL DE ESMALTES CERMICOS, Argentina-Buenos Aires, Ediciones Condorhuasi, Tomo N 3, p 140-142

22

transformacin qumica en la primera coccin, no por eso se alterar su estructura

cristalina ni dejar de dilatarse y contraerse bajo la accin del calor.

As mismo puede darse una coccin por monoquema (pieza en cuero esmaltada y

quemada, sin pasar por la quema de bizcocho). En este caso tanto la pasta como el

esmalte sufren transformaciones qumicas importantes en el proceso de quema.

IMAGEN N 5 Curva de coccin. FUENTE: Fritas naturaleza, composicin y fabricacin, online22

2.2.7.4. Reacciones fsico qumicas del Esmalte al calor

Siendo las reacciones del esmalte al calor las siguientes en las mismas que se dan

a notar los defectos que se detallan posteriormente:23

2.2.7.4.1. Secado.- el esmalte, tal como se aplica a la pasta, es una delgada capa

de finas partculas de frita, cuarzo, carbonato clcico, carbonato de plomo,

feldespato, arcilla y agua. En ciertos casos puede haber un aglutinante orgnico.

En el caldeo inicial las pelculas de agua especialmente asociadas a la arcilla

pierden espesor y la capa de esmalte tiende a contraerse. Un esmalte bien

preparado se contrae poco y la elasticidad o la plasticidad de la capa procura la

adaptacin suficiente para que la pelcula no se rompa, bajo la tensin. Pero, si el

esmalte contiene demasiada arcilla, est demasiado molido o su espesor es

excesivo, aparecen numerosas grietas que despus pueden producir un arrugado.

22FRITAS NATURALEZA, COMPOSICIN Y FABRICACIN, online; http://www.centrodeinvestigacionplastica.com.mx/portal/e107_files/downloads/qu_son_las_fritas.pdf 23 FERNANDEZ CHITI Jorge, MANUAL DE ESMALTES CERMICOS, Argentina-Buenos Aires, Ediciones Condorhuasi, Tomo N 1, p 72

23

2.2.7.4.2. Oxidacin de la materia orgnica.- entre 500 y 600C se oxida la

fraccin de materia orgnica y la capa de esmalte habr aumentado su porosidad

en un 30% o un 50%.

2.2.7.4.3. Deshidroxilacin de la arcilla.- a unos 500C los grupos OH son

expulsados de la pequea porcin de arcilla y la estructura aun se abre ms.

2.2.7.4.4. Inicio de la formacin de vidrio.- ya a 700C, en algunos esmaltes

fritados las partculas de frita empiezan a reblandecerse y disuelven otros

constituyentes del esmalte. En el caso de esmaltes crudos, la temperatura inicial

de formacin del vidrio ser mas alta, pero siempre aparece este a unos 1100C.

2.2.7.4.5. Disolucin de los materiales del esmalte.- tras la primera formacin

de vidrio, al crecer la temperatura, la proporcin de fase vtrea aumenta por

disolucin de los dems ingredientes, pero las partculas de cuarzo son las ms

resistentes a la disolucin y subsisten casi hasta la temperatura de maduracin. La

disolucin del cuarzo, no obstante, aumenta la viscosidad del vidrio y contribuye a

evitar el exceso de fluidez.

2.2.8. Defectos en los esmaltes.

Los defectos ms comunes que se aprecian en el esmalte son los siguientes:

2.2.8.1. Roturas y grietas. Muchas de las prdidas por roturas que aparecen son debidas a grietas que existan en el bizcocho y que pasaron

inadvertidas en su control. En la segunda quemada, la grieta se hace ms

grande e incluso origina la rotura de la pieza. Otras veces, sin embargo,

puede aparecer un alto porcentaje de pieza rota, debido a la excesiva

humedad de la pieza esmaltada al entrar en el horno. Este defecto se causa

ms cuando el horno tiene un precalentamiento excesivo y rpido.

Otro problema de las grietas que aparecen en el esmalte se origina en el

enfriamiento rpido y se presenta como lneas de cabello que arrancan en

24

el extremo de la pieza. Ciertas pastas de bizcocho son sensibles a este

enfriamiento y agudizan el problema. Una ligera modificacin de la pasta

aumentando el porcentaje de fundentes es suficiente para corregir el

defecto.

2.2.8.2. Cuarteo y escamado. El cuarteo se caracteriza por la aparicin de finas rajaduras en la superficie vidriada. Este defecto se debe a que el

coeficiente de dilatacin del esmalte utilizado es excesivamente alto,

respecto al coeficiente de bizcocho.

Puede aparecer inmediatamente al salir del horno, pero frecuentemente

aparecen cierto tiempo despus, cuando la pieza sufre cambios de

temperatura o la pasta se hincha por efecto de la humedad al ser utilizada

la pieza.

El escamado ocurre cuando el coeficiente del esmalte es excesivamente

bajo, respecto al coeficiente del bizcocho y el vidrio sufre una excesiva

compresin o no hay suficiente interfase vidrio-bizcocho. Es mucho

menos frecuente que el cuarteo, ya que los vidrios son ms resistentes a los

esfuerzos de compresin que de tensin.

2.2.8.3. Deformaciones. Generalmente, las deformaciones de la pieza en el horno de vidriado se deben a la resistencia mecnica del bizcocho que,

al ir soportando por sus extremos en la caseta refractaria, se curve en la

zona de alta temperatura. Por el contrario si la pieza presenta una

convexidad respecto a su cara esmaltada, el defecto debe atribuirse al bajo

coeficiente del esmalte para el bizcocho.

2.2.8.4. Poros. Los poros en el esmalte, denominados puntos secos, pueden originarse de diferentes motivos. Cuando el bizcocho contiene

caliche (granos gruesos de cal), despus de esmaltados y vidriado, presenta

poros que llegan hasta el bizcocho. Otras veces el esmalte ha cubierto el

grano de cal y al hincharse, ste acaba por romper el vidriado que salta

25

como una escama. Cuando el bizcocho tienen en la superficie granos de

carbn o gotas de grasa, aparecen en la superficie puntos secos de mayor o

menor tamao, segn sea la marcha.

2.2.8.5. Recogimiento de esmalte. Cuando el tamao de la partcula del esmalte es muy pequeo respecto a los granos sintetizados del bizcocho, el

esmalte presenta recogimiento en la superficie. Este defecto se acusa ms

en los esmaltes de plomo que en los de zirconio. En la mayora de los

casos, empleando un esmalte poco molturado, se evita bastante problema.

Tambin aparece recogimiento en las piezas sucias de grasa, cuando se

aplica excesiva capa de esmalte o existe poca plasticidad de la suspensin

y cuando hay un secado muy rpido en el horno.

2.2.8.6. Contaminacin. La contaminacin se presenta como puntos negros sobre la superficie del esmalte. Este es un peligro latente en cada

fase de esmaltado.

2.2.8.7. Puntos de alfiler (pinchado o ping). Son pequeos poros en la superficie del vidriado. Es muy frecuente la aparicin de puntos de alfiler

por causas de contaminacin de pequeas partculas de suciedad, a que no

se aprecian a simple vista, pero en otros muchos casos son varios los

motivos que producen este problema. As aparecen puntos de alfiler

cuando el bizcocho esta excesivamente cocido, cuando el caoln usado

como aditivo contiene laminillas de mica, si el agua del esmalte es

excesivamente dura, cuando la frita no ha sido suficientemente fundida,

cuando el horno de vidriado contiene gases y cuando se utilizan esmaltes

muy viscosos, si no se vidrea (hornean) con el suficiente tiempo para su

maduracin.

2.2.8.8. Peladuras. Las peladuras se producen por la manipulacin de las piezas despus de esmaltadas. Puede disminuirse este problema primero

con mayor cuidado de parte de los operarios de la mquina esmaltadora,

26

aumentando el porcentaje de caoln en la molienda, ya que el uso de

aditivos tipo colas, CMC, etc., son engorrosos y caros.

2.2.8.9. Prdida de brillo. La prdida de brillo en las piezas puede presentarse por muchos motivos; uno es la falta de equilibrio Si-Al en el

esmalte, tambin una frita, insuficientemente fundida puede provocar este

defecto. Cuando el esmalte se quema por encima de su temperatura de

trabajo o hay gases sulfurosos de la combustin dentro del canal. Otro

factor que influye en la prdida de brillo en un vidriado es la insuficiente

molturacin del esmalte, siendo aconsejable utilizar este al mximo grado

de finura sin que se presenten problemas de recogimiento.

2.2.8.10. Burbujas. Los problemas de burbujas se presentan casi siempre cuando la atmsfera del horno no est limpia y no existe buena extraccin.

En algunos casos, estas burbujas van acompaadas de una desvitrificacin

en las orillas de la pieza y entonces el defecto es debido a un exceso de

sulfatos en la superficie del bizcocho. En un bizcocho falto de cochura,

tambin pueden aparecer burbujas en la superficie del esmalte.

Adems la capa de esmalte, al ser aplicada, contiene de un 40 a un 50%

de huecos que se rellenan de aire despus del secado. Al fundirse el

esmalte se desprende parte de este aire, pero queda mucho retenido en la

fase vtrea. Tambin la descomposicin de carbonatos en los esmaltes

crudos provoca la aparicin de burbujas en el vidrio. Al disminuir la

viscosidad del esmalte a la temperatura de maduracin, la mayor parte de

dichas burbujas pasan a la superficie y escapan dejando un hoyo que

pronto se nivela. Parece que las fuerzas de la tensin superficial actan

entre la burbuja y la superficie para dar lugar a una superficie mnima, lo

que significa la desaparicin final de la burbuja. En general, cuanto ms

espesa es la capa de esmalte ms lenta es la eliminacin de burbujas y, al

contrario, cuanto ms baja la viscosidad del esmalte, ms rpido el

desprendimiento.

27

Todos los esmaltes hierven antes de madurar, los de bajas temperaturas

antes que los de altas, y los fritados antes que los crudos, desprendiendo

las tpicas burbujas que, a veces, no tienen tiempo de ser despedidas y

quedan atrapadas en el seno del esmalte cuando se apaga el horno antes de

la completa madurez del esmalte. Manteniendo la temperatura final

durante cierto lapso, se dar tiempo a que dicho burbujeo desaparezca y la

superficie del esmalte quede lisa. A veces quedan en la superficie unos

como poros o crteres en vez de burbujas. Los que no son sino burbujas a

medio reventar, que no han tenido tiempo de cerrarse. La molienda del

esmalte influye mucho sobre el tamao de las burbujas, las que son ms

grandes (como ampollas) si la molienda ha sido insuficiente y resultan

muy pequeas si ha sido excesiva. Cuando el esmalte cesa en su hervor o

burbujeo, queda en fusin tranquila y se lo considera maduro.

2.2.8.11. Huellas en el esmalte. Este defecto aparece como unas lneas curvas en la superficie de la pieza y ms frecuentemente en las esquinas.

El origen del defecto est en las corrientes turbulentas de aire que se

formas en el interior del horno. Para corregir el defecto se puede disminuir

la velocidad de paso de las vagonetas, lo que trae consigo una disminucin

de los tiros forzados de aire en el horno. Otra solucin, es utilizar fritas

muy ricas en almina.

2.2.8.12. Exceso o falta de temperatura. Aparte de los problemas que originan las desviaciones de temperatura en la coccin de un esmalte de su

temperatura caracterstica, cuando la temperatura del horno se hace

excesiva, se acusa en la produccin un empobrecimiento de la superficie

esmaltada, debido a una fuerte reaccin del esmalte con la cal del

bizcocho, formndose una interfase esmalte-bizcocho de un color oscuro

que incluso cambia de tono de vidriado. Por el contrario si la temperatura

28

es muy baja, la pieza presenta prdida de brillo y prdidas de opacidad y

tersura de la superficie del esmalte. 24

24J.L. Vicentiz, S.L., SUMINISTROS CERMICOS, Espaa-Biskaia- Gatika, 1978, Pg.15-18 http://www.vicentiz.com/Acrobat/info_parcial/esmaltes/generalidades.pdf

29

3. PLANTEAMIENTO DE HIPTESIS

3.1. Prueba 1: Influencia de la nueva frita en el brillo resultante en la pieza esmaltada.

Ho: El esmalte blanco elaborado con la nueva frita CJB1 no vara el brillo de la

pieza cermica.

Para la comprobacin de esta hiptesis, se compar la frita obtenida con una frita

ideal o estndar que es una pieza de pasta blanca con esmalte blanco brillante,

existente en el mercado, cuyo lote de produccin presente defectos significativos

menores al 5%, ambas aplicadas en seis piezas.

3.2. Prueba 2: Influencia del esmalte elaborado en el aparecimiento de ping

Ho: El esmalte blanco elaborado con la nueva frita CJB1 no genera ping en la

pieza cermica.

La hiptesis se la corrobora o descarta en las pruebas de optimizacin de

densidad del esmalte, y temperatura de quema.

3.3. Prueba 3: Presencia de escamado al aplicar el esmalte obtenido.

Ho: El esmalte blanco elaborado con la nueva frita CJB1 al ser aplicado sobre una

pieza cermica no escama al final de la quema.


ideal ambas aplicadas en seis piezas.

30

3.4. Prueba 4: Presencia del craquelado temprano en la superficie esmaltada.

Ho: El esmalte blanco elaborado con la nueva frita CJB1 no provoca craquelado

temprano en la pieza cermica.



3.5. Prueba 5: Presencia del craquelado tardo en la capa vtrea.

Ho: El esmalte blanco elaborado con la nueva frita CJB1 no genera craquelado

tardo en la pieza cermica.

El resultado de esta prueba se la corrobora o descarta segn resultados del

CESEMIN.

3.6. Prueba 6: Intensidad de la opacidad (blancura) del esmalte fabricado con la nueva frita.

Ho: El esmalte blanco elaborado con la nueva frita CJB1 no crea blancura en la

pieza cermica.



31

4. EXPOSICIN DE OBJETIVOS 4.1 FIN

Implementar una nueva formulacin de frita blanca que ayude a mejorar los

procesos de esmaltacin en la Planta de Cermica CERART, aportando tambin

a la seguridad de los empleados de la Planta, ya que el esmalte que se usar estar

libre de plomo, reduciendo as los problemas de toxicidad y contaminacin.

4.2 PROPSITO

Elaborar una frita blanca para piezas cermicas de pasta blanca de

la lnea Yapacunchi en Cerart-Utpl.

4.3 COMPONENTES ESPECFICOS

1. Elaborar una frita blanca para piezas de pasta blanca de la Planta de

Cermica CERART.

2. Establecer la formulacin de esmalte blanco ms adecuada para

utilizarse en los productos de pasta blanca la Planta de Cermica

CERART.

3. Lograr el calce del esmalte blanco a la pasta blanca, basados en la

dilatometra, disminuyendo prdidas por defectos de craquelado.

4. Mejorar la vida til de la pieza cermica, aplicando un esmalte

adecuado, obteniendo un recubrimiento vtreo de buenas caractersticas

fsicas.

32

5. Determinar las especificaciones tcnicas del proceso de produccin

para la fabricacin de una frita, y del esmalte para su aplicacin.

6. Determinar costos de produccin de frita blanca, con la finalidad de

comparar costos de fabricacin entre la produccin de la frita blanca

CJB1 y la utilizada en la planta CERART.

33

5. MATERIALES Y MTODOS

5.1. METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN

El desarrollo investigativo se bas en el siguiente procedimiento.

5.1.1. Diagrama de proceso para la fabricacin de frita.

SECADO

ENFRIAMIENTO

FUNDICIN

MEZCLADO

DOSIFICACIN

MATERIAS PRIMAS

5.1.2. Diagrama de proceso para la fabricacin de esmalte.

COCCIN DE LAS PIEZAS ESMALTADAS

APLICACIN

MOLIENDA

DOSIFICACIN

34

5.2. DESARROLLO DE PRUEBAS

Luego de consultar diferentes bibliografas como las citadas en el presente

proyecto de tesis y despus de algunos ensayos de distintas formulaciones se

procedi a elaborar varias formulaciones a partir de la formulacin base (ver tabla

N1, pag. 7).

5.3. DESCRIPCIN DEL PROCEDIMIENTO PARA LA FABRICACIN

DE FRITA

5.3.1. Obtencin y adquisicin de materias primas

Las materias primas utilizadas en el desarrollo de esta investigacin fueron

proporcionadas por la Planta de Cermica Cerart, y por Cermicas Jumbo.

La parte final del proceso investigativo se lo desarroll con insumos de mejores

caracterstica fsicas tales como: granulometra y pureza; adquiridas en la fbrica

ESFEL, estos insumos proporcionaron mejores caractersticas de terminado al

producto, como el brillo y mayor intensidad de blanco, y ayudaron a corregir

errores en la superficie vtrea del esmalte.

5.3.2. Dosificacin de materias primas.

La dosificacin se la realiz pesando las distintas sustancias, de acuerdo al detalle

de la frmula base.

5.3.3. Mezclado.

Despus de que fueron pesadas todas las sustancias de la formulacin para lograr

tener una mezcla homognea se procedi a mezclarlos por espacio de 20min. en

un mezclador de doble cono.

35

5.3.4. Fundicin.

La mezcla de materias primas se la realiz en un crisol, de 2 kg, previamente

calentado para evitar el choque trmico y en un horno de fundicin para fritas.

La fundicin se la realiz en el horno de pruebas de ESFEL, horno de fuego

directo de disel atomizado, alimentado con aire caliente; la temperatura de

fundicin lograda es 1560C (comprobado con pistola trmica lser) y el tiempo

de maduracin del esmalte es de una hora treinta minutos aproximadamente.

Antes del vertido se comprueba el estado lquido de la masa, lo que significa que

la mezcla ha cambiado de fase.

5.3.5. Enfriamiento.

La frita fundida se recogi en un recipiente con agua fra, para proporcionarle el

choque trmico y facilitar la disgregacin y molienda para la fabricacin del

esmalte.

El vaciado de la frita se hizo lentamente y agitando continuamente el agua de

refrigeracin para evitar la explosin por prdida brusca de temperatura.

5.3.6. Secado.

El secado de la frita se lo realiza por accin indirecta, utilizando el calor

remanente de la chimenea del horno de pruebas, por el lapso de 15 min.

36

5.4. PROCEDIMIENTO PARA LA FABRIACIN Y APLICACIN DE

ESMALTE A PARTIR DE LA FRITA OBTENIDA.

5.4.1. Dosificacin

La forma de evaluar el resultado de la frita es aplicndola sobre una pieza

cermica en forma de esmalte, despus de la coccin se podr evaluar las

caractersticas resultantes de la frita.

Para la fabricacin del esmalte se coloca en un molino de bolas 90 g. de frita

blanca, 10 g de caoln Veintimilla o Arvor, 0.2 g. de C.M.C y agua 45 ml.

aproximadamente., todo esto se lleva a moler.

La cantidad de agua es la variable que determinar la densidad resultante del

esmalte, la pureza del agua tambin es un factor influyente en los resultados

finales. Se debe utilizar agua potable debido a que el ph de esta es neutro; no se

debe utilizar agua de refrigeracin, agua industrial, de pozo o de quebrada, debido

a la dureza e impurezas que pueden contener.

5.4.2. Molienda

La molienda se la realiza en un molino de bolas, con elementos moledores de

porcelana por espacio de 25 min. por va hmeda, cabe destacar que el tiempo de

molienda depende del: nmero de revoluciones del motor, elementos moledores y

la cantidad pesada, todo esto para obtener que dicho esmalte pase por malla 250

con menos de 4% de retenidos, lo que da como resultado un excelente calce

bizcocho esmalte; as tenemos que en nuestro caso la molienda se hizo en un

molino de las siguientes caractersticas:

Capacidad mxima: 500ml

Carga de materia: 100 gr.

Carga de cuerpos moledores: 96 gr.

37

Cantidad de agua: 45 m1 para una densidad resultante de =1.60 gr/cm3

Tipo de cuerpos moledores: bolas de porcelana

Tiempo de molienda: 25 min.

5.4.3. Esmaltacin de piezas

El esmalte es aplicado por aspersin mediante pistola de regulacin de flujo,

controlando la densidad, y espesor de capa, aplicndolo adems de acuerdo al

peso de la pieza a esmaltar lo que equivale al 12% del peso de sta.

5.4.4. Coccin de piezas esmaltadas

La quema o coccin de piezas se la realiz en un horno continuo de pruebas de

ESFEL planta industrial de fabricacin de fritas de la ciudad de Cuenca, siendo el

ciclo de quemado de dos horas.

Debido a las diferencias del tipo de horno y ciclo de quemado, entre Planta de

Cermica de la UTPL y la fbrica ESFEL, la frita final fue calibrada en el horno

batch de la Planta de Cerart, horno en que se utilizar para su produccin.

5.5. ANLISIS DEL PRODUCTO TERMINADO

Se procedi a quemar las piezas y se analiz los defectos tales como:

1. Roturas y Grietas,

2. Cuarteo y escamado,

3. Deformaciones,

4. Poros,

5. Recogimiento del esmalte,

6. Contaminacin.

7. Puntos de alfiler.

8. Peladuras.

38

9. Prdida de brillo.

10. Burbujas.

11. Huellas en el esmalte.

12. Exceso o falta de temperatura.

Y que genere buenas caractersticas de:

13. Opacidad (intensidad de blanco en la pieza),

14. Brillo.

15. Vitrificado o calidad de la capa vtrea.

Con la finalidad de escoger de entre todos los ensayo la formulacin ms

adecuada, acogimos la sugerencia del Ing. Gustavo Barahona, catedrtico de la

Politcnica Nacional del Ecuador, la misma que consisti en elaborar un baremo o

un libro de cuentas ajustadas, con la finalidad de otorgar una calificacin sobre un

puntaje de 10 unidades en una escala de menos a mas, comparando el elemento

comparable con el estndar.

A las caractersticas de opcificidad, brillo, vitrificado se les otorg una

calificacin de 10 puntos, con un total de 30 puntos que equivale al 100%, por

ende cada caracterstica posee el 33.33% de peso en la ponderacin de la

calificacin.

El proceso de control de calidad implementado en la actualidad en Cermica

Andina permite el 4% de defectos visibles en las piezas cermicas, por ello

construimos un baremo inverso que califique en positivo las caractersticas

favorables y reste las caractersticas de demrito encontradas en las piezas

cermicas.

Los defectos como roturas y grietas, cuarteo y escamado, peladuras, recogimiento

del esmalte, y burbujas, defectos no permisibles en el control de calidad con una

incidencia de cero puntos y sin peso en la ponderacin. Las deformaciones por

quema o la variacin de mediadas por formacin, contaminacin, puntos de alfiler,

39

prdida de brillo, exceso o falta de temperatura poseen un mximo de tres puntos

con un peso de 0.58% del 4% permisible, los poros, huellas en el esmalte poseen

una calificacin de 2 puntos con un peso de 0.39 del 4% tolerable.

El estndar est definiendo como una pieza de similares caractersticas fsicas, de

similar composicin, es decir de pasta blanca recubiertas con esmalte blanco

brillante, y existente en el mercado.

Al aplicare el baremo inverso el cual aplicaba el 4% permisible en defectos

visibles, cualquier calificacin mayor al 4 % determinara que un lote sea

sometido a clasificacin menor a la estandarizada, cada uno de los defectos en el

esmalte ser calificado sobre 10 unidades comparando siempre la pieza versus el

estndar, esto determinar la desviacin de las piezas analizadas versus el estndar.

Se recopilaron criterios de fabricacin y evaluacin de una frita del Jefe de

Produccin Ing. Gerardo Guerrero, Jefe de Desarrollo e Investigacin Tecnolgica

Ing. Sixto Vsquez, de la Planta Industrial de esmaltes y fritas de ESFEL, Jefe de

Produccin Ing. Juan Figueroa, Jefe de Laboratorio y Director de Tesis Ing.

Gabriel Jumbo, Gerente Eco. Diego Lara de la Planta CERART.

Finalmente se realizaron pruebas de control de calidad en el Laboratorio

CESEMIN (Centro de Servicios y Anlisis de Minerales Metlicos y No

Metlicos) de la Universidad de Cuenca. Estas pruebas fueron: Dilatacin trmica

y determinacin de resistencia al cuarteo (prueba de autoclave).Ver resultados en

Anexo N4.

40

5.6. DESARROLLO DE ENSAYOS.

5.6.1. Primera prueba para la obtencin de frita blanca.

Formulacin base

Las pruebas preliminares se desarrollaron en los laboratorios de U.I.C.G.M de la

Universidad Tcnica Particular de Loja con la ayuda del Ing. Vctor Sanmartn.

A la formula base de frita transparente (tabla N 1, pag. 7), se le aadi en

dosificaciones individuales: carbonato de calcio, xido de titanio, xido de

magnesio, xido de estao, xido de zinc, xido de aluminio, se quem en un

horno elctrico acorazado de caldeo directo trifsico de niquelinas enrollables,

estos ensayos nos proporcion las pautas necesarias para identificar los pigmentos

que a la quema generan blanco.

5.6.2. Segunda prueba para la obtencin de frita blanca.

Formulacin 1

Las siguientes pruebas se las realizaron en los laboratorios de la Planta de

Esmaltes y Fritas ESFEL de la ciudad de Cuenca, aplicndose la frita en forma de

esmalte en piezas cermicas fabricadas en la Planta de cermica Cerart para ser

quemadas en el mismo lugar de pruebas, y luego una muestra de la frita se aplic

y quem en la Planta de cermica Cerart para analizar los resultados con el

director de tesis.

En base a lo obtenido en los laboratorios de la UTPL, y con la direccin tcnica

del Ing. Gerardo Guerrero se elabora una dosificacin inicial con Borx, cido

Brico, Feldespato, Carbonato de Calcio, xido de Zinc, xido de Estao,

Carbonato de Bario , siguiendo el procedimiento de fabricacin de una frita. (pag,

35).

41

5.6.3. Tercera prueba para la obtencin de frita blanca.

Formulacin 2

En esta segunda formulacin se procedi a eliminar el Carbonato de Bario y el

xido de Zinc, y se aadi el Silicato de Zirconio.

Esta prueba se la realiz en la Planta de esmaltes ESFEL de la ciudad de Cuenca,

dicho esmalte obtenido se aplic y quem en este mismo lugar, una muestra de

este se aplic en la Planta de cermica CERART para analizar resultados con el

director de tesis. (Ver tabla N6, pag.49 ).

5.6.4. Cuarta prueba para la obtencin de frita blanca.

Formulacin 3

En esta vez se adicion caoln y arena silcia.

Al igual que lo anterior tambin l aprueba se realiz en la Planta de esmaltes

ESFEL de la ciudad de Cuenca, dicho esmalte obtenido se aplic y quem en este

mismo lugar y una muestra de esta se aplic en la Planta de cermica Cerart para

analizar resultados con el director de tesis. (Ver tabla N9,pag.52).

5.6.5. Quinta prueba para la obtencin de frita blanca.

Formulacin 4.

En esta nueva formulacin se adicion fluor silicato de sodio.

Adems se utiliz materias primas purificadas y tratadas con la finalidad de

eliminar defectos ocasionados por contaminacin.

42

Este ensayo al igual que el anterior tambin se lo realiz en la Planta de esmaltes

ESFEL de la ciudad de Cuenca, dicho esmalte obtenido se aplic y quem en este

mismo lugar y una muestra de este se aplic en la Planta de cermica CERART

para analizar resultados con el director de tesis. (Ver tabla N12, pag.54).

5.6.6 Sexta prueba para la obtencin de frita blanca.

Formulacin 5

En esta nueva formulacin se sustituy el xido de estao por xido de zinc,

adems se aument la mayor cantidad de slice, este ensayo al igual que el anterior

tambin se lo realiz en la Planta de esmaltes ESFEL de la ciudad de Cuenca,

dicho esmalte obtenido se aplic y quem en este mismo lugar y luego una

muestra de este se aplic en la Planta de cermica CERART para analizar

resultados con el director de tesis. (Ver tabla N15, pag. 56).

5.6.7. Sptima prueba para la obtencin de frita blanca.

Formulacin 6

Una vez observados los resultados de la anterior prueba, se aument la cantidad

de cido brico, y se vari cantidades de participacin entre el slice y el

feldespato, a dems se aument la cantidad de xido de zinc. (Ver tabla N18, pag.

58).

5.6.8. Octava prueba para la obtencin de frita blanca.

Formulacin 7

Se adicion xido de estao en esta nueva formulacin, este ensayo al igual que

los anteriores, tambin se lo realiz en la Planta de esmaltes ESFEL de la ciudad

de Cuenca, dicho esmalte obtenido se aplic y quem en este mismo lugar, una

43

muestra de este se aplic en la Planta de cermica CERART para analizar

resultados con el director de tesis. (Ver tabla N21, pag. 60).

5.7. OPTIMIZACIN DE LA FRITA

5.7.1. Temperatura de quema del esmalte.

La frita fue quemada en ciclo corto (45 min.) y en ciclo largo (2.50 h.) en el horno

de pruebas de los laboratorios de ESFEL.

En la Planta de cermica CERART en el horno batch, se quem a temperatura

Fritas

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