Post on 29-Oct-2015
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 1/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 1
INTRODUCCIÓN El uso de materiales cerámicos se remonta a miles de años, junto con el de las piedras y lamadera. Se empezaron a ulizar sobre todo en zonas donde escaseaban los materiales pétreos.
Los productos cerámicos enen una enorme variedad de aplicaciones, comenzando con el
ladrillo común para la construcción, pasando por la porcelana delicada y llegando al vidrio
ópco especializado
Los primeros ladrillos eran de arcilla mezclada con paja y secados al sol y se colocaban estando
húmedos, por lo que se unían unos a otros solo por efecto de la presión. Se fabricaban con
arcillas (sílice, óxido de aluminio y agua) por la gran plascidad que estas enen. Esta
propiedad varía en función de la candad de agua que posea y de las sustancias que la
acompañan.
En primera aproximación puede decirse que los materiales cerámicos son aquellos materiales
químicamente denidos como inorgánicos y no metálicos, sin embargo, esta denición engloba
a las rocas y a muchos minerales que se encuentran en la naturaleza que no son considerados
como cerámicos.
Pueden ser denidas también, como un compuesto sólido que se obene por la aplicación de
calor y en ocasiones con la combinación de calor y presión, comprimiendo por lo menos dos
elementos con la condición que uno de ellos es un no-metal o un elemento sólido no–metálico.
El otro elemento(s) puede ser un metal(s) u otro elemento sólido no-metálico.
Un concepto un tanto simple fue dado por Kingery, quien señala que "una cerámica es un
sólido inorgánico no-metálico". En otras palabras lo que no es un metal, un semiconductor o un
polímero, es una cerámica.
En general, se consideran únicamente como materiales cerámicos aquellos que han sido
producidos por el hombre de forma arcial.
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 2/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 2
LOS MATERIALES CERÁMICOS 1. DEFINICIÓN:
Los materiales cerámicos son compuestos químicos, más o menos complejos, que conenen en
general una combinación de elementos metálicos y no metálicos, conectados entre sí por
enlaces iónicos o covalentes. Considerando la emología de la palabra cerámica (“Keramikos”=cosa quemada) puede deducirse otra de sus caracteríscas generales: adquieren sus
propiedades después de un tratamiento térmico a elevadas temperaturas. En cuanto a sus
aplicaciones, van desde la fabricación de ladrillos y tejas hasta los imanes permanentes de los
disposivos electrónicos, los láseres, o las losetas que recubren los ingenios espaciales.
Al principio los materiales más importantes fueron las arcillas tradicionales, ulizadas en
alfarería, ladrillos, azulejos, etc., junto con el cemento y el vidrio.
A la forma de trabajo de la cerámica se la llamaba alfarería.
Desde siempre los productos cerámicos han sido duros, porosos y frágiles. Por esto el estudio
de la cerámica pretende encontrar métodos para disminuir o disimular estos problemas y
resaltar las potencialidades del material. Esto también se ha experimentado combinando
materiales metálicos y cerámicos, uno de los resultados de estas mezcla son los 'cermets'
Algunos ejemplos:
-Ladrillos: ulizados en construcción.
-Carburo de silicio: empleado en hornos microondas.
-Óxido de zinc: material semiconductor.
-Esteata: ulizada como un aislante eléctrico.
-Óxido de uranio (UO2), empleado como combusble en reactores nucleares
-Óxido de itrio, bario y cobre (Y Ba 2 Cu 3 O 7-x), superconductor de alta temperatura
2. MATERIA PRIMA: La cerámica es la industria más angua de la humanidad, es una idea genial del hombre y
fecunda pues se ha desarrollado ampliamente a lo largo de la historia no sólo en candad sino
en la variedad de productos, algunos de ellos, de importancia trascendental para lastecnologías modernas.
Surge la fabricación de ladrillos en aquellas zonas en que escasea la piedra y abunda la arcilla.
Se enende por material cerámico el producto de diversas materias primas, (principalmente
arcillas) fabricándose en estado pulverulento o pastoso (para comunicarles fácilmente la
forma) y adquiriendo la consistencia pétrea por procesos sico-químicos al cocer esas erras
arcillosas.
Se dividen en dos ramas:
-La Tejería: elabora materiales de construcción (ladrillos, tejas, tubos, etc..)
-La Alfarería: elabora cerámica na (loza, porcelana)
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 3/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 3
Arcillas
La arcilla es la principal materia prima para la fabricación de ladrillos, tejas, piezas especiales,
etc. Se trata de una roca que procede de la desintegración de otras rocas formadas por
"minerales arcillosos" que, químicamente son silicatos de alumino hidratados, los cuales se
diferencian unos de otros en la relación sílice/alúmina, en la candad de agua de constución yen la estructura que conenen. La acción connuada y perseverante de los agentes
atmosféricos sobre estas rocas las descomponen y dan lugar a las arcillas que, frecuentemente,
son transportadas por el agua o el viento a distancias más o menos largas.
A veces entre las arcillas se encuentran fragmentos de la roca de procedencia; otras veces se
hallan minerales o rocas que entraron en contacto con la arcilla durante su transporte hasta el
lugar de sedimentación. Con frecuencia se ven alteradas por acciones (temperatura, presión,
etc.) ejercidas sobre ellas durante la consolidación. Puede comprenderse por ello que la
variedad de arcillas es muy grande y con una gran gama de coloraciones, plascidades,
composición química, etc.
En general no se encuentran arcillas puras de cada po, sino mezcladas, aunque predomine un
mineral determinado. Las arcillas más puras son las caolinícas, las cuales, por presentar un
elevado porcentaje de alúmina y, por lo tanto, un elevado punto de fusión, enen después de
cocidas propiedades refractarias. Las arcillas montmorillonícas son las menos empleadas en
cerámica. Las ilícas son las más ulizadas, por ser las más abundantes.
Una de las principales caracteríscas de las arcillas es la plascidad. Se enende por tal la
propiedad de un cuerpo que puede deformarse bajo la acción de un esfuerzo y que permanece
deformado después de rerada la causa que ha producido dicho cambio. La plascidad
depende de muchas propiedades de las arcillas, y una de ellas es el contenido en agua. Si la
arcilla está totalmente seca, no es plásca. Si se le añade agua, se observa un incremento de laplascidad, que llegará a un máximo para un contenido de agua determinado. Si seguimos
añadiendo agua, se obene un líquido más o menos viscoso pero toda idea de plascidad
habrá desaparecido. La estructura laminar de la arcilla y el pequeñísimo tamaño de las
parculas también inuyen en la plascidad. Hay un cierto contenido de agua mínimo por
debajo del cual la arcilla deja de comportarse como una masa plásca y se convierte en un
material friable. A éste contenido de agua se le denomina límite plásco de la arcilla. Como se
ha dicho, al aumentar la candad de agua la arcilla se convierte en un material plásco hasta
un contenido de agua determinado para el cuál la arcilla comienza a uir como un líquido
espeso. A este otro contenido de agua se le llama límite líquido. La diferencia entre ambos
límites recibe el nombre de índice de plascidad. La acción del calor sobre las arcillas es la basede la industria cerámica. Cuando un cuerpo moldeado en arcilla se somete a la acción del calor
experimenta una serie de cambios que lo transforman en un elemento úl con una resistencia
mecánica apreciable, una determinada impermeabilidad, una cierta resistencia al fuego, etc.
Unos cambios son de naturaleza sica (variaciones en la densidad, porosidad, fragilidad,
plascidad, resistencia a la compresión, color, etc.) y otros son de naturaleza química
(deshidrataciones, descomposiciones, formación de nuevos compuestos, etc.) En la prácca las
arcillas pierden el agua en dos fases: en la primera, llamada secado, no pierden más que el
agua de amasado (agua que se añade a la arcilla para amasarla y moldearla), en tanto que en la
segunda fase, durante el proceso de cocción, pierden el agua zeolíca (moléculas de agua
intercaladas en los vacíos de la red cristalina) y el de constución. Cuando se produce la
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 4/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 4
eliminación del agua de constución se rompe la estructura de la arcilla y el fenómeno deja de
ser reversible perdiendo denivamente la posibilidad de ser plásca.
Desgrasantes
Se puede reducir la plascidad mediante la adicción de materias no pláscas que reciben el
nombre de desgrasantes y que disminuyen la contracción y facilitan la salida del agua del
interior de la masa, pláscas para hacer perder plascidad evitando que se adhieran objetos en
contacto con ellas y permita el moldeo correcto de los productos Entre los desgrasantes
normalmente usados gura el ladrillo molido procedente de los ladrillos rotos y que no debe
ser extremadamente no ni todo del mismo tamaño, las cenizas que quedan en el horno y con
frecuencia arena, la cual debe ser de naturaleza silícea, exenta de granos calizos y bastante
na.
Fundentes
Para bajar el punto de fusión (serrín, alquitrán, grato).
Agua
Exenta de sales solubles para evitar que las sales queden en el ladrillo y aparezcan luego en
forma de eorescencias.
3. TIPOS DE CERÁMICOS: • Materiales cerámicos tradicionales:
1. Arcilla
2. Sílice
3. Feldespato
• Materiales cerámicos de uso especíco en ingeniería:
1. Oxido de aluminio
2. Carburo de silicio
3. Nitruro de silicio
Una segunda clasicación es según su composición básica, los materiales cerámicos se dividen
en cinco grandes grupos, que se denen a connuación.
GRUPO I.
Comprende los materiales construidos predominantemente por silicatos de aluminio
(arcilla, caolín, etc.), los más conocidos son la porcelana y la loza vidriada.
GRUPO II.
Comprende los materiales en cuya constución entra en gran proporción, los silicatos
magnésicos (talco), el más representavo es la esteata.
GRUPO III.
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 5/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 5
En este grupo se incluyen los materiales cerámicos con alta proporción de compuestos
de tanio (principalmente, óxidos y silicatos). Los más empleados son los que emplean
el bióxido de tanio como material básico, y que se conocen con los nombres
comerciales de Condensa, Kerafar, etc.
GRUPO IV.
En este grupo están incluidos los materiales a base de mezclas que conenen
sustancias arcillosas y esteatas en proporciones adecuadas, de forma que el material
acabado ene un coeciente de dilatación muy reducido. Se conocen con varios
nombres comerciales, tales como Ardostam, Sipa, etc.
GRUPO V.
Al contrario que en los grupos anteriores, los de este grupo enen estructura porosa.
Están constuidos a base de masas arcillosas o de silicatos de magnesio y se
caracterizan, sobres todo, por su gran resistencia al calor. Se conocen con diversos
nombres comerciales: Magnesolita, Termisol, Calodur, Morganita, etc.
BASANDONOS EN LA SEGUNDA CLASIFICACIÓN TENEMOS QUE:
PORCELANA ELECTROTÉCNICA
La porcelana electrotécnica es el más importante de los materiales cerámicos
empleados en Electrotecnia. Los materiales básicos que la constuyen, son los
siguientes:
el caolín o erra de porcelana cuya composición corresponde a la siguiente fórmula:
Al2 O3 - 2 Si O2 - 2 H2 O
el cuarzo u óxido de silicio de fórmula:
Si O2
el feldespato, nombre genérico de un grupo de minerales petrogenétcos o formadores
de rocas. Todos los feldespatos son silicatos anhídros de aluminio, con potasio, sodio y
calcio. Su fórmula es la siguiente:
K2 O - Al2 O3 - 6 Si O2
Los tres componentes citados se mezclan bien y se amasan con agua, quitando las
impurezas. El agua se elimina mediante ltros-prensa. Antes de la cocción se le da la
forma debida, mediante tres procedimientos disntos:
Moldeo por prensado. Se denomina también porcelana preparada por vía seca y se
obene por moldeado, a presión, en moldes de acero, estando la porcelana reducida a
polvo y ligeramente humedecida; con moldes apropiados pueden obtenerse piezas de
forma muy variadas.
Con este procedimiento se consiguen piezas de dimensiones muy precisas.
Moldeo a torno, ulizado principalmente para aplicaciones en alta tensión: aisladores
de apoyo y de cadena, pasamuros, pasatapas, etc. Se denomina también porcelana
preparada por vía húmeda. Se elabora en formas y tamaños convenientes.
Moldeo por colada es decir, porcelanas preparadas por fusión.
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 6/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 6
Antes de su moldeado, la pasta se divide en bloques que corresponden
aproximadamente al tamaño de la pieza terminada.
Después de moldeadas, se secan las piezas y luego se cuecen, esmaltándolas después.
El esmalte está constuido de la siguiente forma:
79,1 % de óxido silícico (Si O2)
13,4 % de óxido de aluminio (Al2 O3)
4 % de óxido de calcio (Ca O)
1,2% de óxido de magnesio (Mg O)
1,4% de óxido de potasio (K2 O)
Después del esmaltadas, se procede a la cocción deniva, con lo que se forma un
nuevo silicato, denominado silimanita, y cuya fórmula es:
Al2 O3 - Si O2
La composición aproximada de la porcelana electrotécnica para usos generales, es la
siguiente:
50 % de caolín
25 % de cuarzo
25 % de feldespato
Esta porcelana, ene unas propiedades eléctricas, mecánicas y térmicas de po medio.
Si se quieren fabricar porcelanas especiales en las que predominen una o más de estas
propiedades, deben modicarse las proporciones de los componentes básicos según se
expresa en la gura 1: el aumento de contenido de caolín aumenta la resistencia
térmica de porcelana. De acuerdo con la gura 1 pueden obtenerse porcelanas de
elevadas propiedades eléctricas y térmicas o eléctricas y mecánicas, pero no materiales
con elevadas propiedades eléctricas, mecánicas y térmicas, simultáneamente. Por
ejemplo una porcelana con la siguiente composición:
55 % de caolín
12 % de cuarzo
33 % de feldespato
ESTEATITA
Está constuida por talco o silicato magnésico natural principalmente. La fórmula
aproximada del talco es:
3 Mg O - 4 Si O2 - H2 O
Al talco, y según las caracteríscas que se pretendan alcanzar en los productos
acabados, se añaden generalmente óxidos de magnesio, de hierro, de tanio, etc.
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 7/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 7
Las propiedades eléctricas que se pretendan alcanzar en los productos acabados, se
reduce la facilidad para la manipulación de la masa.
Tiene el inconveniente de que no se deja esmaltar pues, a consecuencia de la
diferencia de coeciente de dilatación, el esmalte se resquebraja y termina
desprendiéndose.
La esteata se emplea cuando los aisladores u otros objetos fabricados con este
material, deban soportar grandes esfuerzos mecánicos, ya que sus resistencias a la
tracción, a la comprensión y a la exión enen, aproximadamente, un valor doble a las
correspondientes a la porcelana.
El principal inconveniente de la esteata es su alto coste, que limita su empleo a
pequeñas piezas aislantes o a los casos en que se necesitan excepcionales condiciones
de resistencia mecánica, bajo factor de pérdidas, etc.
Algunas denominaciones comerciales: Isolante, Lava, Lava Rock, Lavita, Al, Si, Mg, etc.
En la tabla 2 se expresan las más interesantes caracteríscas de dos pos de esteata
denominados, respecvamente, normal y especial.
MATERIALES CERÁMICOS A BASE DE COMPUESTOS DE TITANIO
Estos materiales cerámicos están incluidos en el Grupo III, citado anteriormente (Pág.
2). Se caracterizan sobre todo, por una constante dieléctrica elevada, unido aun
pequeño factor de pérdidas dieléctricas, incluso a muy altas frecuencias, por lo que
resultan muy adecuados para el aislamiento de condensadores, especialmente en
frecuencias elevadas.
El principal constuyente de este grupo es el óxido de tanio. Pero, debido a su
elevado precio y dicil obtención, el óxido de tanio puro solamente se emplea en
casos muy especiales. Normalmente, se ulizan compuestos cerámicos cuyo
componente básico es el óxido de tanio.
También se incluyen en este grupo, los materiales cerámicos que conenen tanato de
magnesio que se caracterizan por una constante dieléctrica media pero un factor de
pérdidas extraordinariamente pequeño para altas frecuencias.
En la tabla 3 se expresan las más importantes caracteríscas de algunos de estosproductos, con los correspondientes nombres comerciales.
MATERIALES CERÁMICOS DE REDUCIDO COEFICIENTE DE DILATACIÓN
Estos materiales cerámicos están incluidos en el grupo IV citado anteriormente (Pág. 2).
Tienen estructura compacta, gran resistencia a las variaciones bruscas, incluso a altas
temperaturas, se emplean sobre todo, para protecciones aislantes contra arcos de
chispa y luminosos. Pueden clasicarse en tres subgrupos:
Productos con gran contenido de compuestos de aluminio.
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 8/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 8
Entre éstos se pueden citar:
a) Sinterkorund o corindón vitricado, aislante cerámico refractario que presenta una
gran resistencia mecánica y buenas propiedades dieléctricas a altas temperaturas. Este
compuesto es un óxido de aluminio fundido y ene el aspecto de un cuerpo
completamente cristalizado, es muy parecido a la porcelana, pero sus propiedades sonmuy disntas.
Se emplea este material cerámico, muy ventajosamente, en la fabricación de bujías de
encendido para vehículos automóviles y en todas las aplicaciones en que se requieran
aislamientos que permitan altas temperaturas de servicio. También se emplea en la
construcción de hornos eléctricos.
b) Isomar. Este material es un silicato de aluminio, con bastante alúmina y sin que
contenga mezcla de silicato magnésico. Las propiedades dieléctricas, mecánicas y
térmicas son muy superiores a las de las porcelana. Tiene aplicaciones análogas a las
del corindón vitricado.
c) Piranita. Conene silicato de aluminio y silimanita. Exteriormente se parece a la
porcelana. Resiste mejor los cambios bruscos de temperatura que los aislantes a base
de esteata y ene análogas propiedades dieléctricas que esta úlma.
d) Masa de Pitágoras. Este material cerámico ene gran resistencia al calor y a los
cambios de temperatura. Su empleo da excelentes resultados en atmósferas muy
reductoras. Es insensible a los agentes químicos. Se emplea en la fabricación de vainas
para pirómetros, en tubos de caldeo y combusón y en crisoles.
e) Pirodur. Es de color blanco y se emplea en la aplicación de laboratorio, tales como
cubetas y vainas para pirómetros cuyas temperaturas de servicio estén comprendidasentre 11000C y 15000C.
Productos con gran contenido de silicato magnésico.
Los materiales básicos de composición son hidrosilicatos de magnesio. Estos productos
reciben las denominaciones comerciales de Calita, Calan, Ultracalan, Frecuenta y
Frecuenta D, entre otros. Todos ellos enen estructuras cristalinas.
Estos productos están caracterizados por su pequeño factor de pérdidas dieléctricas,
gran resistencia a los choques y excelentes cualidades dieléctricas a elevadas
temperaturas y altas frecuencias. Son completamente insensibles a la acción del calor y
de la humedad y no experimentan ningún fenómeno de envejecimiento o de faga.
Se ulizan en la técnica de las altas frecuencias para aislamiento de partes bajo
tensión, para aplicaciones de electromedicina y como dieléctricos de condensadores.
También encuentran aplicación en las partes aislantes que hayan de tener gran
resistencia mecánica, en instalaciones de alta y de baja frecuencia, especialmente en
electrotermia, a causa de su escasa conducvidad a elevada temperatura (por ejemplo,
en aislamiento de resistencias, hornos eléctricos, etc.).
Productos con mezcla de compuestos de aluminio y de magnesio.
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 9/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 9
Estos productos conenen esencialmente tres componentes principalmente: óxido de
magnesio, alúmina y óxido de aluminio (sílice). Combinando adecuadamente estas
sustancias, se obenen materiales caracterizados por su pequeño coeciente de
dilatación cúbica.
Se conocen con los nombres comerciales de Ardostan, Sipa, etc., y son, generalmente,de color gris.
Tienen gran resistencia la arco eléctrico, no se pueden esmaltar. Se emplean tanto en
alta como en baja tensión.
En la tabla 4 se expresan las más importantes caracteríscas de algunos de los
materiales cerámicos estudiados.
MATERIALES CERÁMICOS POROSOS
Los materiales cerámicos comprendidos en el Grupo V citado anteriormente (Pág. 2).
Tienen buena resistencia mecánica y gran resistencia al calor y a los cambios de
temperatura, propiedad esta úlma que se encuentra favorecida por la estructura
porosa y granular de estos materiales.
Se emplean en calefacción eléctrica y en otras aplicaciones electrotérmicas donde
sirven a la vez de soporte y de aislamiento de los conductores incandescentes.
Por su composición pueden clasicarse en tres subgrupos:
1) Materiales ternarios. Constuidos a base de óxido de magnesio, alúmina y sílice. Se
conocen con los nombres comerciales de, Magnesolita, Termisol, Ost, Elwa, StG, etc.
La composición y propiedades de estos compuestos, son intermedias entre la del gres y
la de la esteata.
2) Materiales con gran proporción de alúmina. Estos materiales son más refractarios
que los anteriores. Entre estos productos se pueden citar los siguientes:
Reosta. Conene corindón y se emplea para la fabricación de tubos-soporte, paredes,
etc., para jación de conductores de calefacción de gran sección. Solamente pueden
obtenerse de piezas sencillas.
Q -5. Es un material muy poco poroso, con gran contenido de alúmina y muy poco
fundente. Resiste muy altas temperaturas, ya que su temperatura de reblandecimiento
es de unos 17000C.
Calodur. Este material conene corindón y carborundo. Se uliza para resistencias de
calefacción cuyos conductores (hilos o plenas) forman cuerpo con la masa cerámica;
de esta forma pueden fabricarse placas o tubos de calefacción de grandes
dimensiones. También se emplea este material cono aislamiento de hornos eléctricos
que alcanzan temperaturas hasta 1000 grados cengrados.
4) Materiales varios. Muchos materiales cerámicos están compuestos de materiales
carios, tales como la sílice, la bauxita, el zirconio, la magnesita, etc.
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 10/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 10
Estos productos se conocen con diversas denominaciones comerciales: Aloska, Pirolita,
Silocarbina, Morganita, Globar, etc.
Como por ejemplo citaremos que la llamada Masa de Marquardt está constuida de la
siguiente forma:
Alúmina 66 %
Sílice 32,5 %
Alcalis 1,5 %
Impurezas 0,1 %
En la tabla 5 se indican las más interesantes propiedades de algunos de los materiales
cerámicos porosos.
4. PROPIEDADES: •PROPIEDADES MECÁNICAS
Son duros y frágiles a temperatura ambiente debido a su enlace iónico/covalente (al
aplicarles una fuerza los iones de igual carga quedan enfrentados provocando la rotura
del enlace), este hecho supone una gran limitación en su número de aplicaciones. Esta
fragilidad se intensica por la presencia de imperfecciones.
Son deformables a elevadas temperaturas ya que a esas temperaturas se permite el
deslizamiento de bordes de grano.
•PROPIEDADES MAGNÉTICAS
No suelen presentar propiedades magnécas, sin embargo podemos encontrar
cerámicas con propiedades magnécas de gran importancia como ferritas y granates.
Éstas son las llamadas cerámicas ferrimagnécas. En estas cerámicas los diferentes
iones enen momentos magnécos disntos, esto conduce a que al aplicar un campo
magnéco se produzca como resultado una imantación neta.
•PROPIEDADES ELÉCTRICAS
Son en su mayoría aislantes eléctricos debido a que enen una alta resistencia
dieléctrica y baja constate dieléctrica.
Algunos de ellos presentan otras propiedades dieléctricas como es la facilidad de
polarizarse.
•PROPIEDADES TÉRMICAS
La mayoría de los materiales cerámicos enen bajas conducvidades térmicas debido a
sus fuertes enlaces iónico/covalentes. La diferencia de energía entre la banda de
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 11/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 11
covalencia y la banda de conducción en estos materiales es demasiado grande como
para que se exciten muchos electrones hacia la banda de conducción, por este hecho
son buenos aislantes térmicos. Debido a su alta resistencia al calor son usados como
refractarios, y estos refractarios son ulizados en las industrias metalúrgicas, químicas
cerámicas y del vidrio.
5. NORMA TÉCNICA PERUANA
Código NTP 339.010:1974
Título BALDOSAS VINILICAS PARA PISOS Y REVESTIMIENTOS. Clasicación
Título (En) Vinylic oor and coang les. Classicaon.
Resumen Establece la clasicación de las baldosas vinílicas para pisos y revesmientos
Tabla Nº 4.1 (fuente Indecopi)
Tabla Nº 4.2 (fuente Indecopi)
Código NTP 333.002:1984
Título REVESTIMIENTOS CERAMICOS PARA PAREDES. Requisitos
Publicado R. 485-84 (1984)
Título (En) Ceramic coang for walls. Requirements.
Resumen Establece los requisitos de los azulejos, mayólica, fachaleta o muraleta,
pepelma cerámica y sus accesorios ulizados para revesr paredes
Tabla Nº 4.3 (fuente Indecopi)
Código NTP 331.014:1978
Título MATERIALES REFRACTARIOS. Método de ensayo de alabeo
Título (En) REFRACTORY MATERIALS. Distoron tesng method.
Resumen Establece el método de ensayo para determinar el alabeo de ladrillos y
piezas refractarias comunes, prismácas, de caras planas
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 12/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 12
Código NTP 333.003:1984
Título REVESTIMIENTOS CERAMICOS PARA PISOS. Requisitos
Publicado R. 484-84 (1984)
Título (En) Ceramic coang for oors. Requirements.
Resumen Establece los requisitos de los revesmientos cerámicos o baldosas y
accesorios para revesr pisos
Tabla Nº 4.4 (fuente Indecopi)
Código NTP 333.006:1984
Título REVESTIMIENTOS CERAMICOS. Deniciones
Publicado R. 37-84 (1984)
Título (En) Ceramic coang. Denions.
Resumen Establece las deniciones de los términos más empleados en relación con la
elaboración y usos de los azulejos y las baldosas cerámicas
Tabla Nº 4.5 (fuente Indecopi)
Código NTP 333.007:1984
Título REVESTIMIENTOS CERAMICOS. Determinación de la geometría:
dimensiones, alabeo y escuadría
Publicado R. 38-84 (1984)
Título (En) Ceramic coang. Geometric measurement: dimensions, curlsand seconal
area.
Resumen Establece el método de ensayo para determinar las dimensiones, el alabeo
y la escuadría de los revesmientos cerámicos
Tabla Nº 4.6 (fuente Indecopi)
Código NTP 333.008:1984
Título REVESTIMIENTOS CERAMICOS. Muestreo y recepción
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 13/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 13
Publicado R. 39-84 (1984)
Título (En) Ceramic coang. Sampling and recepon.
Resumen Establece el método para el muestreo, inspección y aceptación o rechazo de
los azulejos o mayólica y baldosas, de los revesmientos cerámicos
Tabla Nº 4.7 (fuente Indecopi)
6. ENSAYOS: ENSAYO DE DUREZA
Es una de las medidas más úles de todas las que se realizan para estudiar el
comportamiento mecánico de estos materiales.
Ventajas en la ejecución de la medida:
- ejecución muy simple.
- probetas pequeñas.
Durezas más usuales en materiales cerámicos:
- Dureza al rayado (dureza Mohs).
- Dureza a la penetración (escalas Knoop o Vickers).
Dureza Vickers: Hv = 1,8544 P / dv2
-dv = longitud de la diagonal principal en mm.
-P = fuerza en kgf.
Dureza Knoop: Hk = 14,229 P / dk2
- dk= longitud de la diagonal principal en metros.
- P = fuerza en kgf.
Las desviaciones en los resultados de las medidas de dureza se producen cuando el
tamaño de la huella no es sucientemente larga (aproximadamente 10 veces superior
comparada con la microestructura, tamaño de grano, parcula, poro o su distribución).
Este po de dispersiones son propias de estos materiales debidos a su elevada dureza.
RESISTENCIA A TRACCIÓN
El ensayo convencional directo es dicil de ejecutar y caro, debido a la naturaleza frágil
de las cerámicas monolícas y su alta sensibilidad a la concentración de tensiones.
(Las probetas rompen por las mordazas, es decir por donde son agarradas).
Un des alineamiento de milésimas de cenmetro provoca tensiones que originan
desviaciones superiores al 10 %).
En consecuencia se ha optado por métodos alternavos de ensayo, como es el ensayo
de exión bien sea de 3 o 4 puntos.
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 14/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 14
ENSAYO DE FLEXIÓN
La exión crea un gradiente de tensiones y solo una pequeña parte de la misma se
encuentra expuesta a elevadas tensiones de tracción.
Estas probetas son muy sensibles en los bordes y a los daños por mecanizado, de ahí
que las dispersiones y desviaciones experimentales se mantengan, no obstante como
benecio se ene la facilidad de montaje y ejecución del ensayo.
Úlmamente se están desarrollando la ejecución de tracciones directas con rotulas,
reduciéndose las tensiones en las mordazas al 1 % y reduciéndose la dispersión.
7. APLICACIONES EN LA CONSTRUCCIÓN: Las aplicaciones de los diferentes materiales cerámicos, las observamos en nuevas
construcciones, rehabilitación y reparación de: Estructuras, Domos, Armazones, Fachadas,
Cúpulas, Cubiertas, Sanitarios, etc.
LADRILLOS
Fabricado con arcilla cocida, sirve para levantar paredes, muros o tabiques, revesr
pozos y entra en otras muchas obras.
Los ladrillos refractarios, son los fabricados con arcilla que contengan un alto
porcentaje de alúmina y un bajo porcentaje de óxidos. Resisten temperaturas hasta de
1580 grados cengrados, por eso son ulizados para la construcción de hornos.
Desde los empos más anguos, el ladrillo ocupa, un lugar preferente frente a las
construcciones.
.
Horno de ladrillos caravista
Diferentes pos de ladrillos
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 15/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 15
TERMOARCILLA
Una termoarcilla es un bloque cerámico de baja densidad y mayor grosor que el ladrillo
convencional, que se uliza como alternava a otros materiales de construcción más
comunes, como los ladrillos o los bloques de hormigón.
La Termoarcilla, es cerámica aligerada con unas propiedades que la hacen muy
interesante para la construcción de viviendas bioclimácas.
Las ventajas que presenta el bloque Termoarcilla son las siguientes:
Buen aislamiento térmico
Buen aislamiento acúsco
Elevada resistencia al fuego
Coste reducido de puesta en obra
Rapidez de ejecución
Termoarcilla
LAS TEJAS
Son ulizadas por la resistencia y durabilidad que conere el material, además un
diseño que le otorga disnción a su techo, haciéndolo atracvo estécamente. Pero sin
perder solidez.
La gran mayoría son impermeables, resisten a impactos, facilitan la aislación térmica y
acúsca.
Existen de varios colores, el color rojo de las tejas, se obene por el óxido de hierroque conene. La teja de color negro, se obene por rerar el óxido de hierro de la
arcilla, y se agrega manganeso. Las de color verde, se obenen porque se le agrega
cobre a la masa.
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 16/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 16
Tejas de cerámica Tejas coloridas
LOS TUBOS CERAMICOS
Pieza hueca, generalmente cilíndrica y abierta por ambos extremos, que se uliza como
medio de conducción de productos pulverulentos.
Fabricados del arcilla, por el mismo proceso que el ladrillo, que son vitricados para la
conducción del agua, con el objevo de obtener mejor impermeabilidad. Se aplican
generalmente en aguas negras, aunque estos han sido sustuidos por los de PVC.
Para la conducción de gases es relegada a la venlación de los aparatos sanitarios y
salida de humo.
Además de estas funciones y usos, se fabrican piezas especiales con los tubos
cerámicos, como son: codos, reducciones, tubos en forma T y en forma Y. ́
Soluciones para venlación con tubos de cerámico
Las baldosas
Son ladrillos delgados, pulimentados, nos y duros que sirven para pavimentar, paos,
aceras y azoteas o recubrir techos.
Se fabrican con arcilla más puras y de tratamiento más delicado, a excepción de esto el
proceso es igual al ladrillo.
Muchas veces se les aplica barniz o esmalte y se deja una cara áspera, con el n delograr mejor adherencia con los morteros.
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 17/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 17
Generalmente son cuadradas, rectangulares o hexagonales.
En la lengua española se uliza la palabra cerámica, al referirse a las baldosas, ya que
una vez confeccionadas en un área determinada, pierde su singular y es llamado
cerámica
Baldosa teak Baldosa basalto pulido
Baldosas Decoravas
El trabajo de las baldosas decoravas toma el nombre de mosaicos y pueden ser
realizados en pisos, paredes y techo de un edicio. Aunque este trabajo decoravo era
conocido y praccado extensamente en el mundo anguo (según lo evidenciado en las
magnícas estructuras islámicas), quizás alcanzó su expresión más grande durante el
período de conquista islámico.
Baldosa decoravas
Azulejo
El término azulejo reere a una pieza de cerámica de poco espesor, generalmente
cuadrada, en la cual una de las caras es vidriada, resultado de la cocción de una
substancia a base de esmalte que se torna impermeable y brillante. Esta cara puede ser
monocromáca o policromáca, lisa o en relieve. El azulejo es generalmente usado en
revesmiento de supercies interiores o exteriores o como elemento decoravo
aislado. Actualmente, se busca más al azulejo por su caracterísca impermeabilizante
que por su valor decoravo, siendo muy usado en cocinas, baños y demás áreashidráulicas.
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 18/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 18
Obra de albañilería acabado con azulejos
Mayólica:
La mayólica viene a revolucionar la producción del azulejo pues permite la pinturadirecta sobre la pieza ya vidriada. Después del primer cocido es puesta sobre la placa
un líquido espeso, a base de esmalte estañífero, que vitrica el segundo cocido. El
óxido de estaño ofrece en la supercie (vidriada) una coloración blanca translúcida, en
la cual es posible aplicar directamente el pigmento soluble de óxidos metálicos en
cinco escalas de color: azul cobalto, verde bronce, castaño manganeso, amarillo
anmonio y rojo hierro (que por ser de dicil aplicación surge poco en los ejemplos
iniciales). Los pigmentos son inmediatamente absorbidos, lo que elimina cualquier
posibilidad de corrección de la pintura (decoración designada a fuego alto). El azulejo
es entonces colocado nuevamente en el horno con una temperatura mínima de 850 °C
revelando, solo después de la cocida, los respecvos colores ulizados.
Gres
Es una pasta compuesta principalmente de minerales arcillosos, minerales fundentes y
arenas silíceas, que cocida a elevadas temperaturas, permite fabricar objetos con alta
compacidad, gran dureza y mejores propiedades mecánicas que otras pastas cerámicas
más convencionales.
Con el gres se pueden fabricar una cierta variedad de productos como sanitarios,
tuberías de saneamiento, vajillas, alfarería entre otros, pero sin duda el mayor campode aplicación es la producción de pavimentos y revesmientos de baldosas.
Pavimento de gres de gran elegancia, formato 45 x 45 Pavimento de gres imitando a madera.
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 19/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 19
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN Existe la tendencia a vincular las cerámicas tradicionales con la baja tecnología, sinembargo a menudo se usan técnicas avanzadas de fabricación. La compeción entreproductores ha causado que el procesamiento sea más ecaz y que disminuyan los
costos. Complejas herramientas y maquinarias se usan a menudo y se acoplan conmando asisdo por computadora. Los cerámicos avanzados también son llamados"especiales", "técnicos" o "ingenieros" las cerámicas. Ellos exhiben propiedadesmecánicas superiores, alta resistencia a la corrosión y propiedades eléctricas, ópcas,y/o magnécas. Mientras las cerámicas tradicionales basadas en arcilla se han usadohace más de 25 000 años, las cerámicas avanzadas han sido desarrolladasgeneralmente dentro de los úlmos 100 años. La gura 1.1 muestra una comparaciónentre las cerámicas tradicionales y avanzadas referidas a las materias primas usadas, elproceso de obtención y moldeo y los métodos usaron para la caracterización.
Una denición amplia de materiales cerámicos diría que son sólidos inorgánicos nometálicos producidos mediante tratamiento térmico. Comparados con los metales ypláscos son duros, no combusbles y no oxidables Pueden ulizarse en ambientes contemperatura alta, corrosivos y tribológicos. En dichos ambientes muchas cerámicasexhiben buenas propiedades electromagnécas, ópcas y mecánicas una caracteríscafundamental del termino material incluye que puedan fabricarse en formas condimensiones determinadas.
Los materiales cerámicos están formados por una combinación de fases cristalinas y/ovítreas se pueden presentar en función de la aplicación como sólido denso, polvo no,película, bra, etc. los hay constuidos por una fase cristalina o una fase vítrea,
denominándose monofásicos, los constuidos por muchos cristales de la misma fasecristalina se denominan policristalinos los monocristales se reeren a materialesconstuidos por un solo cristal de una única fase
Podemos diferenciar entre dos grandes grupos de materiales cerámicos, lostradicionales y las denominadas cerámicas técnicas. Estos úlmos también se conocencomo cerámicas ingenieriles, avanzadas o tecnológicas
Productos usuales de la cerámica tradicional: Cerámicas de mesa, pavimentos yrevesmiento, sanitarios, refractarios, porcelanas (aislantes, decoravas)
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 20/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 20
CONCLUSIONES
♦
La cerámica juega un papel importante en el interiorismo de hoy en día, forma partede las tendencias más actuales gracias a que ha sabido adaptarse a los empos quecorren, a los gustos y necesidades de la sociedad actual, perfeccionando sus formas eincluyendo nuevos elementos en su composición, que hacen que a pesar del paso delos años siga resultando un producto atracvo para todo el mundo.
♦ La incorporación de nuevos y llamavos colores, posibilidad de elección de diversosacabados y texturas y la incorporación de elementos adicionales como el volumen o laluz, combinadas con los mosaicos, son algunas de las renovaciones interesantes que los
profesionales del mundo de la cerámica, han sabido plantear para que su producto seacapaz de cubrir las necesidades de decoración y revesmiento de las paredes de unacasa actual.
♦ Algunas de las propuestas que vemos en los catálogos de las colecciones de lasempresas más punteras, en ocasiones resultan poco práccos para un hogar, puestoque son excesivamente espectaculares, pero en realidad la intención de estosambientes, es mostrar el potencial del producto, que después deberemos adaptar a lasestancias de nuestra vivienda en concreto.
♦ Hoy en día, y miles de años después, la cerámica es más que nada una acvidadarsca que ha evolucionado sobremanera. En este sendo, el ser humano ha podidodesarrollar la cerámica con otros materiales que no fueran barro o arcilla, además deinventar novedosas e increíbles técnicas de panado, decoración y coloreado arriba delmaterial. Al mismo empo, las formas de las cerámicas han variado en gran modo ymientras que las primeras solían ser toscas y simples, hoy en día se pueden encontrarmaravillosas obras de arte de alto renamiento y delicadeza. Entre las diferentestécnicas de producción cerámica debemos mencionar a las que se conocen comoterracota, la porcelana, la mayólica (pica de la isla de Mallorca), la loza y muchasotras.
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 21/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 21
RECOMENDACIONES
El sector cerámico engloba acvidades producvas con dos caracteríscas
principales que condicionan básicamente sus afecciones del medio ambiente: eluso de materias primas no metálicas y la ulización de procesos térmicos aelevadas temperaturas por ello se recomienda su ulización
La ulización del porcelanato no está limitada a pisos, sino también puedeemplearse como revesmiento de supercies vercales, tanto en interiorescomo en fachadas. Su empleo en fachadas y solados al exterior está altamenterecomendada dada su casi nula absorción de agua y por ende, su excelenteresistencia al congelamiento.
La limpieza de cerámicos con productos ácidos no especícos puede producirdiferentes problemas sobre las supercies: desgaste prematuro de las placas,cambio de tonalidad y deterioro de las juntas por el ataque de ácidos tanfuertes.
Usualmente, un porcelanato vale más que un cerámico, ya que para obtener
sus caracteríscas técnicas atraviesa un proceso de fabricación con mayores
costos. Por ejemplo, una cocción a 1.200 ºC consume mucho más recursos que
una cocción a 850 ºC. La presión a la que es somedo el porcelanato para su
fabricación es mucho mayor que la de un cerámico, etc. Debemos recordar,
además, que existen cerámicos de alto diseño y calidad que pueden tener unprecio muy superior a un porcelanato.
El principal benecio es que se presenta en una gran candad de diseños,
colores, formas y acabados. Además, es durable y de muy fácil mantenimiento.
Puede combinar perfectamente con madera, piedra o alfombra.
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 22/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL 22
BIBLIOGRAFIA Introducción a la Ciencia de materiales Askeland, D.R. and P.P. Phulé, Ciencia e
Ingeniería de los Materiales. 4 ed. 2004: THOMSON. 1003.s para ingenieros 6ª
Edición.
hp://materias..uba.ar/7201/CERAMICOS-I.pdf
hp://ceramicasjosemariscal.blogspot.com/2011/07/estructuras-composicion
-y.html.
hp://www.buenastareas.com/ensayos/Propiedades-De-Los-Materiales-
Ceramicos/1615336.htmlwww.wikipedia.com
hp://www.monograass.com/monograass/EpZkZFyuuuqQKQPjeS.php
hp://ingenierosenapuros.les.wordpress.com/2012/02/2012-t2-capitulo-7-
materiales-ceramicos.
hp://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/spanish/bainitee.html
7/15/2019 Ceramic Os
http://slidepdf.com/reader/full/ceramic-os-56327fec97715 23/23
LOS MATERIALES CERÁMICOS
INGENIERIA CIVIL
ÍNDICE INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………… 1
LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN.…………………………………… 2
1. Defnición…………………………………………………………………………. 2 2. Materia Prima ………………………………………………………….……..
3
3. Tipos de Cerámicos….…………………………………………..………….. 4 4. Propiedades…………………………………………………………………….. 10
3.1. Propiedades Mecánicas….…………………………….. 10 3.2. Propiedades Eléctricas.……………………..…………… 10 3.3. Propiedades Magnécas………………………………… 10 3.4. Propiedades Térmicas..…………………………………… 10
4. Norma Técnica Peruana…………………………………………………… 11 5. Ensayos.……………………………….…….…………………………………….. 13 6. Aplicación en la Construcción…..……………………………………… 14 ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN.................................................... 19
CONCLUSIONES…………………………………………………………………….. 20
RECOMENDACIONES…………………………………………………………….. 21
BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………….. 22