FUNDAMENTOS TÉCNICOS DEL VACIADOHECTOR A. RAMÍREZ DORANTES Página 1 de 21 1. -INTRODUCCION Las barbotinas cerámicas para vaciado pueden definirse como suspensiones de alto volumen de sólidos (fracciones de volumen entre 45-60%) de uno o más materiales polidispersos en un medio líquido (generalmente agua), fluidificadas por la acción de uno o más agentes defloculantes. Las barbotinas cerámicas para vaciado tradicionales están generalmente compuestas de arcillas y caolines, fundentes (feldespatos carbonato de calcio, dolomita, talco, etc.), agentes para estructura y permeabilidad (sílice, chamota o grog, alúmina calcinada, etc.), carbonato de sodio, silicato de sodio y agua. El proceso de vaciado puede considerarse como la consolidación de las partículas suspendidas mediante la remoción de una parte del medio líquido (agua) por un molde absorbente (usualmente yeso), acercando entre sí las partículas y permitiendo la acción de las fuerzas naturales de atracción interparticular. Durante este proceso tienen lugar gradientes de tensión, humedad y contracciones que conllevan a la aparición de roturas y mermas a lo largo de las etapas subsecuentes de manufactura. Las barbotinas de vaciado son sistemas complejos que ameritan ser considerados en el contexto de la física y de la química. Se ha encontrado que las numerosas propiedades que se manifiestan durante la preparación y el procesamiento de las barbotinas son consecuencia de las interrelaciones entre un limitado número de características determinantes. Las propiedades reológicas y de vaciado de las barbotinas cerámicas dependen de la interacción de: a) Especies minerales presentes b) Distribución de tamaños de partículas c) Área específica o superficial. d) Coloides modificadores Las barbotinas de vaciado consisten de: a) Fase lubricante de partículas coloidales ionizadas de minerales arcillosos, electrolitos, coloides protectores y agua b) Partículas semi-coloidales de arcillas y de desgrasantes (componentes no plásticos). c) Partículas no-coloidales de arcillas y de desgrasantes. La fluidez de una barbotina es función de: a) La cantidad de arcilla coloidal. FUNDAMENTOS TÉCNICOS DEL VACIADO HECTOR A. RAMÍREZ DORANTES Página 2 de 21 b) La proporción entre este coloide y el agua c) El Grado de ionización de la arcilla d) El área superficial de las porciones semi-coloidales y no-coloidales. Todos los componentes están involucrados en el comportamiento del cuerpo en la defloculación. La producción por vaciado de barbotinas demanda del cuerpo o pasta las siguientes características: Bajo contenido de agua Drenado limpio Desmoldeo fácil y rápido del artículo Vaciado firme y consistente Vaciado relativamente rápido Plasticidad para facilitar el recorte Facilidad de manejo de las piezas antes del quemado Contracción adecuada del artículo Estabilidad de la barbotina durante su almacenamiento Compatibilidad con el esmalte Durante la defloculación el equilibrio alcanzado entre las partículas del cuerpo, agua y electrolito, el cual comprende la suma de las propiedades reológicas del cuerpo, no alcanza la plena estabilidad debido a que las reacciones de intercambio iónico solo se puede ajustar teóricamente. La meta más importante de la defloculación es siempre alcanzar una buena formación del artículo con la barbotina con el mínimo posible de esfuerzos inherentes a gradientes de humedad y contracción. En este sentido se puede resaltar lo siguiente: Buena dispersión de las partículas plásticas = lenta formación del artículo Pobre dispersión de las partículas plásticas = rápida formación del artículo Partículas finas = lenta formación del artículo Partículas gruesas = rápida formación del artículo 2. SISTEMAS POLIDISPERSOS Las propiedades de flujo y de vaciado de las barbotinas cerámicas dependen en gran medida de: a) la distribución de las partículas sólidas entre un tamaño menor y un tamaño mayor, y b) la aproximación de la distribución a un empaquetamiento particular óptimo. Las propiedades plásticas y de cohesión inter-particular en húmedo y seco están determinadas por la fracción de tamaños en el rango coloidal. Existen diversos mecanismos por los que las partículas suspendidas afectan la viscosidad y propiedades de vaciado del sistema. Las barbotinas para cerámica tradicional son normalmente dispersiones de una o más arcillas y uno o más componentes no arcillosos. RAMÍREZ DORANTES Página 3 de 21 Los componentes arcillosos consisten de una mezcla de caolines de bajo contenido coloidal y de arcillas bola altamente coloidales.5 micras . la alúmina tiene una fracción coloidal modesta ( alrededor del 2%. La fracción coloidal de un sistema cerámico se aporta por los componentes arcillosos. 3. Las distribuciones de tamaños de la Figura 2ª se les denominan distribuciones de finos. Las partículas menores de 0. Las distribuciones de tamaños de partículas de los sistemas cerámicos normalmente se determinan en la práctica hasta 0. . plasticidad y resistencia en seco.2 micras se llaman partículas coloidales.FUNDAMENTOS TÉCNICOS DEL VACIADO HECTOR A. MECANISMOS FISICO-QUÍMICOS DEL PROCESO DE VACIADO Casi todos los materiales cerámicos son de naturaleza liofóbica. aunque esta fracción aporta más del 50% de su área superficial). Las curvas de la Figura 1 ilustran las distribuciones de tamaños de partículas de una fórmula de vaciado típica de porcelana y de sus componentes. La Figura 3 muestra la relación entre el diámetro de partícula esférica y el área superficial. Las distribuciones de tamaños de partículas de los sistemas polidispersos se representan normalmente mediante gráficas de la fracción masa (%) mas fina de cierto tamaño como se muestra en la Figura 4 correspondiente a tres diferentes pastas cerámicas. Testing Sieve Series) y mayores del límite superior del rango coloidal.S.5 micras. con un rango amplio de tamaños de partículas. Sin embargo. y la pasta de porcelana tiene alrededor de 8 a 10% de fracción coloidal que aporta entre el 75% y el 80% de área superficial. esto es. sien do la más común la prueba de adsorción de azul de metileno. Los sistemas cerámicos son normalmente poli dispersos. Se aprecia un incremento relativamente modesto en el área superficial a medida que el diámetro disminuye de 6 micras hasta alrededor de 0. en tanto que los minerales no arcillosos son relativamente no coloidales. el área superficial incrementa tremendamente. Las partículas coloidales influyen fuertemente en la viscosidad. (Ver Tabla I).2 micras. floculan rápidamente en presencia de electrolitos que propician que las fuerzas de atracción de Van der Waals mantengan las partículas formando aglomerados. coagulación. Obsérvese que la pasta refractaria prácticamente carece de fracción coloidal. Las determinaciones de la fracción coloidal se pueden realizar mediante técnicas de adsorción de un pigmento. porque representan partículas menores de 44 micras (menos malla 325 U. a medida que el diámetro se reduce por debajo de 0. esto es. El mecanismo por el cual las partículas liofóbicas se acercan entre sí a la distancia en la que pueden actuar las fuerzas de Van der Waals es la difusión por movimiento browniano. aunque es posible determinar fracciones en el rango coloidal. no toda el agua debe considerarse como líquido. Sin embargo. puede afectar significativamente la densidad de empaquetamiento. En la barbotina operan entonces dos sistemas de fuerzas contrapuestos.FUNDAMENTOS TÉCNICOS DEL VACIADO HECTOR A. El manejo correcto de estos dos sistemas de fuerza permite producir barbotinas de alto contenido de sólidos en las que la coagulación ocurre de manera controlada a través de la remoción gradual del agua por acción capilar del molde. Los iones como (Ca)2+. (Figura 5) Las partículas de tamaño coloidal de las arcillas proporcionan la mayoría del área superficial de la fórmula del cuerpo a pesar de que representan una pequeña fracción del total. la mayoría de las buenas barbotinas de vaciado contienen una red estructural débil y reversible originadas por la aglomeración o floculación de partículas en ausencia de agitación. Una barbotina de vaciado requiere del desarrollo de 1) carga negativas adecuadas y una capa de agua rígida lo suficientemente delgada para permitir el libre movimiento de las partículas y 2) suficiente agua libre para llenar todos los huecos y proporcionar una adecuada fase lubricante entre partículas. lo que da por resultado partículas con carga superficial negativa. (SO4)2-. por lo que la floculación de las barbotinas cerámicas depende de la finura de la fracción coloidal. (Mg)2+. La porción no plástica opera esencialmente como carga o relleno durante el proceso de vaciado. aún más. Las barbotinas de vaciado son siempre suspensiones concentradas en las que las distancias ínter partículas están críticamente controladas. causan la floculación. se tiene una película de agua adherida tan firmemente a las partículas sólidas que debe considerarse como una caja rígida que incrementa el radio efectivo de las partículas y que disminuye la disponibilidad de la fase líquida para lubricación. La distribución y la densidad de las cargas negativas estàn controladas por una química compleja de superficies afectadas por el . y (Cl)1-. (Tixotropía) La remoción de agua por la acción capilar del molde durante el vaciado origina que las partículas sólidas se aproximen entre sí hasta que las fuerzas de atracción de Van der Waals predominan sobre las fuerzas de repulsión de las cargas negativas. más rápido es su movimiento. Sin embargo. tienden a reducir la defloculación o. La distancia inter-particular promedio en una suspensión sólidos-líquidos generalmente está controlada por la densidad de empaquetamiento de los sólidos y la cantidad de agua presente. La teoría de la doble capa de Helmholtz y la existencia del potencial zeta explican el desarrollo de las fuerzas de repulsión entre las partículas arcillosas a través de un selectivo intercambio de iones sobre su superficie. Las partículas se unen así con sus vecinos adyacentes (Figura 6). el porcentaje de coloides. los agentes defloculantes más comunes son el carbonato de sodio y los diversos tipos de silicato de sodio. Como tal. pero juega un papel secundario en el mecanismo de la floculación-defloculación. En el caso de barbotinas arcillosas. RAMÍREZ DORANTES Página 4 de 21 Mientras más pequeñas las partículas. y el grado de neutralización de las fuerzas de atracción provocado por los agentes defloculantes. la distancia crítica es diferente para las diferentes partículas. Una diferencia significativa entre estos aglomerados y las partículas más grandes es que las primeras contienen agua adicional entre sus superficies internas. la viscosidad de la barbotina adyacente al molde es tan alta que puede considerarse como “sólida” está separada del resto por una interfase claramente definida. Por tanto. el vaciado tendrá una retención de humedad mayor. defloculación. floculación y modificadores de superficie. sales solubles. los materiales con alto contenido de sulfatos y bajos contenido de coloide orgánico requiere de dosis excesivas de defloculante. exhibe baja permeabilidad y baja velocidad de vaciado. en el complejo entorno de una barbotina. 4. La gelación se origina por la aglomeración de las partículas coloidales más finas – ya sea entre sí o con partículas más grandes – actuando entonces como partículas más grandes. mineralogía. en tanto la velocidad a la que se depositan las partículas sobre el molde disminuye con el tiempo. Como resultado. por lo que resulta reseco y quebradizo. área superficial. Dado que la fuerza de repulsión es una función de la fuerza del campo negativo y las fuerzas de atracción son una función del tamaño de partícula. la velocidad de vaciado aumente. CONCENTRACIÓN DE SÓLIDOS TAMAÑOS DE PARTICULAS Y DISTRIBUCIÓN DE Pequeñas diferencias en la distribución de tamaños de partículas de los sólidos originan variaciones notables en las propiedades de flujo de la barbotina y en las propiedades del . Durante el vaciado. RAMÍREZ DORANTES Página 5 de 21 tamaño de partícula. El vaciado resultante puede ser dilatante o meramente suave o “bofo” en lugar de plástico. (Figura 7). durante el secado se desarrollan tensiones que frecuentemente resulta en roturas. Estas partículas aglomeradas establecen una separación entre sí mayor que la de aglomeración producida por deshidratación. Adicionalmente. Pero. induciendo plasticidad pero disminuyendo la velocidad de vaciado. El control de la barbotina consiste en regular este balance. el vaciado tiene insuficiente agua retenida para proporcionar plasticidad. La adición de sales floculantes como el sulfato puede aumentar también la retención de humedad. Si este gradiente aumenta demasiado. algunas partículas se aglomeran mientras otras no. La adición de coloide orgánico aumentará la cantidad de agua retenida en el vaciado. La disminución de la densidad debida a la gelación progresiva dentro de la barbotina origina un gradiente entre la parte exterior y la interior del vaciado. La estructura de vaciado de una barbotina defloculada en ausencia de suficientes iones floculantes y de coloide orgánico es muy densa. El mecanismo de vaciado continúa provocando que la barbotina empiece a gelar.FUNDAMENTOS TÉCNICOS DEL VACIADO HECTOR A. En consecuencia. FUNDAMENTOS TÉCNICOS DEL VACIADO HECTOR A. puede obtenerse un volumen de huecos o poros muy pequeño (menor al 5%). En los últimos años ha surgido una mayor conciencia del papel que tiene la distribución de tamaños de partículas en la región intermedia (subsieve) sobre la reología y las propiedades de vaciado de las barbotinas. El empleo de distribuciones amplias de tamaños de partículas permite obtener concentraciones de sólidos más altas. La cantidad de defloculante necesaria para alcanzar la mínima viscosidad también aumenta. y en consecuencia. En la figura 9 se puede ver que a medida que aumenta la densidad de la barbotina aumenta también la viscosidad mínima que puede alcanzarse. con disminución de la velocidad de variado. El déficit de partículas de tamaño intermedio se refleja en un aumento de la porosidad y de la velocidad de vaciado acompañado de un comportamiento dilatante (aumento de la viscosidad al aumentar o prolongar la agitación). La adición de partículas más pequeñas reduce este volumen de huecos. las propiedades reológicas y de vaciado adecuadas. SALES SOLUBLES La reología de la barbotina y su respuesta a los agentes defloculantes varía significativamente por cambios en los tipos y cantidades de coloides modificadores. El exceso de tamaños intermedios también produce un aumento de la porosidad pero. 5. Por otro lado. permiten una concentración de sólidos mayor a la que se puede obtener con cualquiera de los componentes por separado. una pequeña adición de sólidos coloidales liberará el agua inicialmente inmovilizada en los huecos aumentando drásticamente la fluidez de la barbotina. Por consiguiente. Este efecto de concentración de sólidos y de la distribución de tamaños de partículas puede explicarse por el empaquetamiento de partículas. Aparentemente cambios menores en la distribución del rango intermedio de partículas. Un sistema de esferas monodispersas tiene un volumen vacío relativamente grande en su punto de máximo empaquetamiento. coinciden con cambios significantes en la respuesta a la defloculación como puede apreciarse en las figuras 8a y 8b. Las barbotinas satisfactorias tienen una distribución de tamaños ubicada entre la de los componentes bajos de coloides y la de altos en coloides. RAMÍREZ DORANTES Página 6 de 21 vaciado. las propiedades de flujo de las barbotinas dependen de sus distribuciones de tamaños de partículas. Los sulfatos solubles reducen los iones OH (particularmente del Na2CO3) inhibiendo así la . El agua que llena éste volumen de poros está en un estado rígido y no contribuye a la fluidez de la barbotina. Si se emplea una distribución de tamaños apropiada. originados por cambios en la distribución de tamaños de partículas del caolín o de los componentes no-arcillosos. La combinación de distribuciones de tamaños de partículas mas gruesas con distribuciones más finas permite restablecer una distribución de tamaños óptima. La tabla II nos da una idea de las variaciones de los constituyentes solubles del agua Las arcillas bola. (Figura 10). La presencia de estos iones incrementa la demanda de defloculante y la viscosidad resultante. La dureza del agua se expresa en términos de partes por millón (ppm) de CaCO3 aunque esta figura incluye la suma de las ppm correspondientes a las ppm de Mg y Fe.FUNDAMENTOS TÉCNICOS DEL VACIADO HECTOR A. Obsérvese la diferencia sustancial en la demanda de defloculante. 13. La figura 16 muestra las curvas de defloculación de dos barbotinas. por variaciones estacionales y por contaminaciones industriales. Ambas barbotinas se prepararon de idéntica manera a la misma temperatura y densidad. (Mg)2+. (Fe)2+.y (CI)1-. Un agua muy suave llega a tener tan sólo 15 ppm de dureza mientras que el agua dura tiene de 100 a 200 ppm. Es evidente que la presencia de cationes y aniones floculantes presentes en las arcillas y el agua. de sulfatos y cloruros. (SO4)2. y su vaciado fue de calidad superior. La prueba de filtro prensado a baja presión reveló una permeabilidad sustancialmente más alta de la barbotina B. El contenido de sales solubles del agua varía de una fuente a otra. . 12. cationes y aniones floculantes en el sistema reduciendo la fluidez y aumentando la demanda de defloculante. es de gran importancia en la velocidad y calidad de vaciado. (Cl)1. y adicionalmente. por otro lado. Introducen. (OH)1-. Durante el tratamiento de las aguas municipales se introducen los iones (CO3)2-. Dos fuentes muy comunes por los que esto puede ocurrir son los cambios en los constituyentes solubles del agua de proceso y el desarrollo de sulfatos solubles en las arcillas bolas. La barbotina B es un lote de la misma pasta a la que se le incrementó el contenido de sulfatos por adición de sulfato de calcio precipitado.y (SO4)2-. él % de agua retenida en el vaciado también aumentó. defloculándolas a idénticos valores de viscosidad y tixotropía. La velocidad de vaciado y el porcentaje de agua retenida por la pieza en el vaciado también incrementan debido a la presencia de los iones alcalino térreos. Los iones principales generalmente presentes en el agua de proceso y que afectan la defloculación son (Ca)2+. La posibilidad de cambios súbitos y amplios en los tipos y cantidades de sales solubles conduce a marcadas diferencias en el comportamiento de las barbotinas de vaciado. A la barbotina A se le redujo el contenido de sulfatos solubles por adición de carbonato de bario. La barbotina B vació mucho más rápidamente que la barbotina A. RAMÍREZ DORANTES Página 7 de 21 neutralización de los grupos acídicos de la materia orgánica. 14 y 15). contienen sulfuros que se oxidan en presencia de aire y agua para formar sulfatos solubles durante su almacenamiento. en adición al defloculante y la materia orgánica. (Ver Figuras 11. asimismo. Los grupos ácidos comúnmente encontrados en arcillas con materia lignítica son los grupos carboxil y fenatos. La naturaleza polar de los dos grupos acídicos propicia la absorción de los coloides orgánicos en las superficies basales y en las orillas cargadas de las partículas arcillosas. . La acidez de los ácidos húmicos es variable.FUNDAMENTOS TÉCNICOS DEL VACIADO HECTOR A. Las barbotinas se deflocularon progresivamente con NaOH midiendo la viscosidad y el pH. El contenido de carboxil parece ser inversamente proporcional a la masa molecular. LIGNITA MASIVA La figura 17b muestra el efecto de adiciones al 1% de tres diferentes residuos de materia lignítica a una barbotina al 50% de sólidos libres de materia orgánica.S. a la naturaleza de la materia orgánica y de sus grupos acidicos. Mientras mayor sea la carbonificación de la arcilla aumenta el contenido de grupos fenatos. los de acidez intermedia son cafés. si la carbonificación aumente con disminución de la acidez. La cantidad de coloide orgánico que una arcilla puede absorber depende de la finura de la arcilla y la naturaleza de la materia orgánica. y el pH requerido para la disolución aumenta. Esta capa absorbida. absorbe una capa apreciable de agua polar disminuyendo la coagulación por bloqueo. La variación en los puntos iniciales de respuesta al defloculante se debe. posiblemente. Se infiere que la materia orgánica de diferentes fuentes provoca diferentes respuestas en la defloculación debido a los tipos y cantidades de grupos acídicos funcionales presentes. en tanto que los de menor acidez son negros o grises. RAMÍREZ DORANTES Página 8 de 21 6.. A mayor acidez se tiene mayor reactividad del ácido húmico con los álcalis para formar humatos alcalinos y menor el pH al que la neutralización tiene lugar. a su vez. Los coloides de los humatos alcalinos derivados de la lignita masiva funcionan como polielectrolitos en la defloculación de la arcilla. Puede apreciarse que la viscosidad disminuye en todos los casos sin cambio evidente en el pH. y disminuye a medida que su masa molecular aumenta. INFLUENCIA DE LA MATERIA ORGANICA La arcilla en contacto con la materia orgánica de carácter lignítico absorbe los coloides orgánicos sobre la fracción más fina de las partículas arcillosas. el contenido de grupos acídicos disminuye. Los ácidos húmicos de mayor acidez son de color café claro. Algunos ácidos húmicos fueron más efectivos en la reducción de la viscosidad debido posiblemente a un mayor contenido y diversidad de grupos polares. Los residuos se tomaron de tres arcillas tipo bola americanas oscuras sobre malla 200 U. Sin embargo. Std (74 micras) eliminando los gruesos de malla 20 (840 micras). La figura 17a muestra el efecto de adiciones progresivas de diversos coloides de ácido húmico sobre la viscosidad de una barbotina de caolín de partícula fina libre de materia orgánica. A menor grado de carbonificación mayor contenido de grupos carboxil. FUNDAMENTOS TÉCNICOS DEL VACIADO HECTOR A. Se tiene también absorción de los humatos coloidales por atracción polar sobre los planos basales de las partículas arcillosas. 7. INTERACCION ORGANICA DE LAS SALES SOLUBLES-MATERIA Las curvas de las figuras 18 y 19 muestran el comportamiento en la defloculación de una barbotina sanitaria bajo diferentes condiciones: sin modificación. mejoran la eficiencia defloculante del carbonato de sodio en presencia de iones floculantes. con eliminación de sales solubles y materia orgánica. Solamente la barbotina original sin modificación y la barbotina reconstituida manifiestan rangos satisfactorios para un buen vaciado. La disminución de la viscosidad con la temperatura se debe. RAMÍREZ DORANTES Página 9 de 21 Las partículas coloidales de los humatos con sus múltiples valencias aniónicas son atraídas fuertemente por las orillas cargadas de las partículas arcillosas desplazando en parte a los cationes monovalentes de sodio. una menor viscosidad a temperatura constante resulta en una menor velocidad a vaciado. con restitución de los niveles iniciales de los contenidos de materia orgánica y sales solubles en la barbotina a la que se eliminaron previamente la materia orgánica y las sales solubles. . Ninguna de las barbotinas sin materia orgánica y sin sulfatos solubles es satisfactoria. sobretodo. La presencia de ciertos tipos de materia orgánica asociados de manera natural a las arcillas bola. La viscosidad de la barbotina disminuye a medida que aumenta la temperatura incrementándose también el intervalo de defloculación como se aprecia en la Figura 20. con neutralización de sales solubles mediante BaCO3. con remoción de la materia orgánica por tratamiento con agua oxigenada. EFECTO DE LA TEMPERATURA Las variaciones de temperatura en la barbotina conducen a variaciones significativas en sus propiedades y en su comportamiento al vaciado. El resultado neto es el desarrollo de una superficie negativa en la partícula arcillosa a un pH mucho menor que el que sería posible con barbotinas libres de materia orgánica. a modificaciones en el estado de agregación de las partículas coloidales. se ha encontrado que aquellas barbotinas cuya viscosidad se ha reducido por calentamiento vacían más rápidamente que la misma barbotina mas fría y de mayor viscosidad. Sin embargo. Las curvas nos indican que una buena barbotina depende de un balance entre la materia orgánica como estimulante de la defloculación y los sulfatos solubles como inhibidores de la misma. 8. Asimismo. Por otro lado. la velocidad de vaciado es una función lineal de la viscosidad y la tensión superficial del agua a las temperaturas de la barbotina. En algunas zonas las condiciones ambientales del área de vaciado pueden variar enormemente de una época del año a otra o. Cuando la humedad relativa aumenta y la temperatura disminuye.con la materia orgánica. sobre un periodo de 24 hrs. Durante el período invernal en las zonas frías del país. la velocidad de vaciado aumenta y el fraguado (o firmeza) de la pieza vaciada tiene lugar mas rápidamente. Pero la barbotina requerirá una cantidad mayor del defloculante. En los casos en los que la barbotina está caliente (p. viscosidad y tixotropía pero mantenidos a diferente temperatura van a vaciar con diferentes velocidades y condiciones. se puede mejorar el vaciado manteniendo una humedad relativa alrededor del 60% mediante acondicionamiento del aire. Ej. De igual manera.FUNDAMENTOS TÉCNICOS DEL VACIADO HECTOR A. la velocidad de vaciado disminuye notablemente y los tiempos de fraguado se incrementan de manera muy significativa. las variaciones de temperatura de la barbotina conducen a diferencias sustanciales en su viscosidad y niveles de gelamiento. los moldes deben protegerse de las corrientes de aire para evitar vaciado disparejo y fraguado prematuro de las piezas. La menor temperatura inhibe la interacción completa de los grupos (Na)1+ y (OH)1. viscosidad y tixotropía. Cuando la humedad relativa es uniformemente alta y la temperatura razonablemente constante. Si la humedad ambiental es muy baja. En consecuencia. sino también con la humedad relativa ambiental. Se ha establecido también que la velocidad de vaciado es función directa de las temperaturas de la barbotina y del molde. Así. Por otro lado. se tiene un drenado deficiente y un vaciado suave. la situación anterior se agrava aún más. Si la humedad relativa aumenta a temperatura constante. Estudios realizados sobre la cinética del proceso de vaciado muestran que la velocidad de difusión del agua a través de la pared de vaciado(adyacente al molde) gobierna la velocidad del vaciado y que la velocidad es inversamente proporcional a la viscosidad del agua a la temperatura de la barbotina. La presión de succión de los moldes de yeso varía no solamente con la temperatura. si los moldes están calientes (30 a 40°C) aún las barbotinas relativamente frías (20°C) vacían y endurecen adecuadamente. si la humedad relativa es de 15% a 25%. dos lotes de barbotina ajustados idénticamente en su densidad. . RAMÍREZ DORANTES Página 10 de 21 Las temperaturas del molde y de la barbotina son factores importantes en la calidad y velocidad de vaciado. 40°C) y el molde frío (15°C). inclusive. se tendrá una velocidad menor de vaciado y afectaremos la calidad del vaciado. es probable que se puedan alcanzar los valores especificados de densidad. y beta. etc. Normalmente los moldes de vaciado son más porosos que los moldes empleados en el moldeo plástico. ½ (H2O) es de 18. La forma alfa produce moldes de mayor resistencia pero se sacrifica la absorción. Por otro lado.2H2O a 160 ° C en charolas de acero.2H2O ====== Ca SO4. Por lo que. El yeso se obtiene comercialmente por deshidratación del mineral gypsum o CaSO4. El tipo alfa se obtiene con un calentamiento en atmósfera húmeda o con vapor.) disminuye a medida que aumenta la porosidad. una vez que el yeso fragua con una reacción fuertemente exotérmica. los tipos alfa. MOLDES DE YESO Aunque en algunos casos se usan otros materiales para moldes de vaciado.1/2 H2O + 1 ½ H2O La eliminación del agua tiene lugar en dos etapas claramente distinguibles. a mayor proporción de agua se tendrá mayo porosidad del molde. el agua sin combinar se evapora provocando un sistema poroso. Cuando el yeso se mezcla con agua tiene lugar una rehidratación. Si el proceso de calentamiento se realiza en forma rápida y con agitación del material para facilitar el escape del vapor. Por cada 100 Kg de yeso pero la cantidad de agua empleada en la fabricación de los moldes oscila entre 40 Kg y 100 Kg por 100 Kg de yeso. pero este puede contener también el tipo alfa dependiendo de las condiciones de la calcinación.5 Kg. con formación de una masa entrelazada de agujas de CaSO4. las mezclas típicas yeso-agua para diferentes aplicaciones son: Agua/100 partes de yeso .2H2O de porosidad significativa. Durante la fabricación del molde. Los moldes se fabrican normalmente con yeso tipo beta. RAMÍREZ DORANTES Página 11 de 21 9. Si el proceso de calentamiento se continúa. el material más usual es el hemidrato de sulfato de calcio o yeso. Durante el proceso de calentamiento pueden obtenerse dos formas de yeso. se forma mayormente el tipo beta. Al aumentar la porosidad del molde aumenta su capacidad de absorción pero llega un momento en que la presión de succión de los capilares del molde muy poroso decae. la resistencia mecánica del molde (al despostillado. De manera ilustrativa. a la abrasión módulo de ruptura.FUNDAMENTOS TÉCNICOS DEL VACIADO HECTOR A. CaSO4. se obtiene yeso “calcinado” o CaSO4 anhidro. La cantidad estequiométrica de agua para la rehidratación del Ca SO4. compresión. el “primer hervido” a 128°C y el “segundo hervido a “ 163°C. y menor resistencia mecánica. En la práctica. Sin embargo. se observa un incremento en la velocidad e vaciado a medida que el volumen del poro va aumentando por aumento en el tamaño del poro y que la presión de succión disminuye. a pesar de que la presión de succión disminuye. a medida que se usa más agua en la fabricación del molde. La figura 21 (b) indica que a medida que el contenido de agua se reduce. tales como el proceso de mezclado y el tiempo en que ha estado almacenado el yeso por el proveedor y por la planta. y la baja permeabilidad de la capa vaciada interactúan para reducir la velocidad de vaciado. Esta aparente anomalía puede explicarse con ayuda de las figuras 21(a) y (b). EFICIENCIA DEL MOLDE EN EL VACIADO La figura 21 (a) muestra los resultados de un estudio de la eficiencia de vaciado obtenidos con dos diferentes yesos (A y B) bajo diferentes relaciones agua / yeso. RAMÍREZ DORANTES Página 12 de 21 Moldes de vaciado Moldeo plástico (jigger. roller) Prensa RAM Moldes maestros y prototipos 70-80 60-72 40 30-40 Las propiedades del moldeo pueden afectarse por otros factores. . Por otro lado. la máxima eficiencia en la remoción de agua de la barbotina durante el vaciado. las mayores variaciones se deben a las fluctuaciones en los suministros del proveedor. el tamaño y la cantidad de los poros aumenta. facilitando el movimiento del agua e incrementando la capacidad de acarreo de agua del molde. 10. Partiendo del lado de relaciones bajas de cada curva de la Fig. Un yeso “viejo” exhibe tiempos mayores de mezclado y fraguado. Puede apreciarse también que. Los tamaños de poros pequeños que resisten al movimiento del agua. el tamaño de los poros disminuye y la presión de succión aumenta. la velocidad de vaciado aumenta. no necesariamente coincide con la máxima presión de succión. aún del mismo fabricante. Los picos de sus respectivas curvas indican la relación agua/ yeso que proporciona la máxima toma de agua de las barbotinas en un tiempo dado. la presión de succión alta origina la formación de una capa compacta y poco permeable adyacente a la cara del molde. cuando se vacía la barbotina en un molde hecho con poco agua.FUNDAMENTOS TÉCNICOS DEL VACIADO HECTOR A. Pero una vez que se pasa del pico de las curvas. La densidad adecuada para una óptima velocidad de vaciado varía de un yeso a otro. Adicionalmente. la reducción de la presión de succión (a medida que los poros son progresivamente más grandes) produce una decreciente velocidad de vaciado. De esta manera. 21 (a). su baja capacidad de acarreo. es conveniente retener en los moldes de 5% a 15% (base seca) de agua para prevenir una formación muy rápida de la capa inicial de vaciado. es práctica general el vaciar los moldes nuevos varias veces antes de utilizarlos en producción normal para desbloquear sus poros. Así. además de la proporción yeso-agua. Un molde puede saturarse completamente con agua (hasta 50% de su peso seco) en alrededor de una hora cuando se sumerge en agua pero su velocidad de secado es solamente del orden del 2% de su velocidad inicial de mojado. se ven afectadas por diversos factores durante su dispersión. DISPERSIÓN DE LA BARBOTINA Las propiedades de la barbotina así como las características del vaciado. La barbotina resultante puede no funcionar adecuadamente aún y cuando se tengan la viscosidad. La dispersión primaria puede efectuarse en 20 min con un dispersor rápido de 500 rpm o en aprox. cambiando así la consistencia de la barbotina. 11. Además. . A medida que los bafles y las propelas del mezclador se van gastando. es menos sensible al control del tiempo de dispersión. En el método de dispersión a baja velocidad los defloculantes tienen más tiempo para reaccionar por lo que al final del ciclo. La intensidad de la agitación depende de la velocidad. RAMÍREZ DORANTES Página 13 de 21 La capacidad de absorción de los moldes se reduce a medida que aumenta su nivel de agua retenida por el uso continuo. ajenos a la barbotina. tixotropía y temperatura buscadas. forma. La temperatura de la barbotina puede variar durante la dispersión en magnitud suficiente como para alterar la velocidad y calidad del vaciado. La agitación muy prolongada de la barbotina puede provocar el rompimiento o disgregación de partículas coloidales aglomeradas de los minerales arcillosos. va cambiando la energía por unidad de volumen suministrada efectivamente a la barbotina. La dispersión excesiva incrementa también el grado de subdivisión de los coloides orgánicos. El método rápido requiere de un riguroso control del tiempo de mezclado para evitar la sobre dispersión y la consecuente disminución de la velocidad de vaciado. Los factores principales. alterando así la distribución de tamaños de partícula. son la intensidad y tipo de agitación. 20 hrs. en un mezclador lento con capacidad suficiente para almacenar el consumo de un día. y el tiempo de agitación. reduciendo la presión de succión y retardando el secado del molde. sólo se tiene un lote en el día para evaluación y ajuste. la barbotina resultante es más estable y facilita juzgar que ajustes requiere. El método lento además. El método lento es más conveniente ya que usa menos manos de obra y menos energía pico. Algunos defloculantes reaccionan con el yeso formando sales insolubles de calcio o sales solubles de sodio sobre la superficie del molde. número y arreglo de los agitadores así como la geometría y relación volumen: altura del tanque de dispersión. los que a su vez absorben más agua.FUNDAMENTOS TÉCNICOS DEL VACIADO HECTOR A. Las propiedades de las barbotinas y del vaciado cambian por el añejamiento. 3: rápida introducción conforme al orden 2 pero sin la pre-dispersión de la arcilla muy plástica oscura. la reacción soda ash-arcilla oscura tiene que competir con las necesidades de Na y de OH de la arcillla clara. La dispersión de la barbotina se completó en 2.1. En la figura 22 se muestran las curvas de defloculación obtenidas al cambiar el orden de adición de las arcillas de una barbotina sanitaria.5 hrs. para aumentar su estabilidad por añejamiento y para tener la oportunidad de realizar. Orden No. así como los intervalos de tiempo entre las adiciones y el tiempo total de mezclado pueden afectar profundamente las características de la barbotina final. . El tiempo necesario de estabilización en los tanques de añejamiento fue de 6 a 8 días. baja en materia orgánica. después se agrega A3 y A2.5 hrs con una adición total de silicato de sodio de 0.30%. Orden No. se deben aparentemente a las variaciones en la cantidad y finura de los humatos solubles producidos bajo cada orden. RAMÍREZ DORANTES Página 14 de 21 La barbotina preparada se almacena por lo menos un día antes de emplearla. las correcciones pertinentes. para reducir la aparición de puntos de alfiler en el producto terminado. La fórmula contiene tres tipos de arcillas: Arcilla fina de color gris claro. 12. SECUENCIA DE ADICION DE LOS COMPONENTES El orden y la manera en que se adicionan los componentes de la barbotina. muy plástica: Arcilla gruesa de color gris claro. El añejamiento también permite el escape de las burbujas provocadas durante la dispersión y el transporte de la barbotina. con bajo contenido de materia orgánica dispone rápidamente de los iones (Na)1+ y (OH)1. la arcilla fina gris clara. El período de añejamiento o estabilización resultante fue de 2 a 3 días y la demanda de silicato de sodio se redujo en un tercio respecto al Orden No.. El tiempo de dispersión para completar el lote fue de 1. Cuando las arcillas se introdujeron en una sucesión muy rápida. dejando cantidades variables menores de humato de sodio.2 : Se añade primero A2 y se somete a una fuerte dispersión durante 15 min. Las variaciones en el comportamiento de la barbotina al cambiar el orden y la manera en que se incorporaron las arcillas. dejando poca cantidad para reaccionar con la materia orgánica de la arcilla plástica oscura. Los tiempos de preparación y de estabilización resultantes fueron muy prolongados. en caso necesario. después le sigue Al y A2. Al A2 A3 Orden No. generalmente se hacen más fluidas y menos tixotrópicas.: Arcilla fina de color café oscuro. 1: primero se agrega Al junto con el carbonato de sodio.FUNDAMENTOS TÉCNICOS DEL VACIADO HECTOR A. En el orden 1. la barbotina final es muy diferente a la que se tendría si la pedacería se adicionase después de la dispersión de una o de todas las arcilla tipo bola. La barbotina tiene una menor tensión de humedad que el vaciado el cual. tiene una tensión menor que el molde. Se ha demostrado que a medida que se incrementa la temperatura de la barbotina disminuye su viscosidad y aumenta su velocidad de deshidratación. Un buen número de plantas le agrega pedacería cruda al lote a dispersar. La temperatura de las barbotinas de vaciado y de filtrado tiene un profundo efecto sobre la viscosidad. De aquí. Sin embargo. el agua sólo se mueve en respuesta a su gradiente de energía potencial. Una barbotina cerámica típica tiene un contenido de humedad entre el 35 a 40%. la liberación del molde ocurre cuando el contenido de humedad del vaciado se ha reducido a un 22% aprox. parte de los iones Na y OH requeridos para reaccionar con la materia orgánica de la arcilla oscura reaccionan con el sulfato de calcio formando sulfato de sodio + hidróxido de calcio. El punto en el que se adiciona tiene una gran importancia. Por regla general. . y antes de la arcilla oscura. la velocidad de filtrado de barbotinas no defloculadas aumenta debido a la introducción de cationes polivalentes. RAMÍREZ DORANTES Página 15 de 21 Algunas veces se desea agregar floculantes para mejorar la permeabilidad y la firmeza plástica del vaciado. Un error frecuente de los ceramistas es el considerar el contenido de agua como parámetro básico para el movimiento del agua. DESHIDRATACIÓN El grado de defloculación de una barbotina gobierna la velocidad a la cual el agua es removida por el molde. Una vez moldeada la pieza se requiere remover el agua residual tan rápida y eficazmente como sea posible. ninguno de los cuales forma humatos solubles. a su vez. si la adición se hace al principio junto con la soda ash y el carbonato de bario. la práctica más conveniente es la de incorporar el carbonato de bario al principio para tomar ventaja de la disponibilidad total del agua y permitir una intensa agitación. Si.FUNDAMENTOS TÉCNICOS DEL VACIADO HECTOR A. Una operación de vaciado es básicamente un proceso de concentración mediante el cual se eleva la densidad de coloide incrementando la coagulación. denominado esfuerzo o tensión de humedad. por ejemplo. el sulfato debe agregarse después de que se hayan dispersado todas las arcillas tipo bola. mas que un proceso de secado. La pérdida de agua dentro del molde es. Cuando es necesario reducir los sulfatos solubles. Casi la mitad de éste es absorbida por el molde. 13. velocidad de vaciado y de filtración. las barbotinas que contienen (Ca)2+ y (Mg)2+ como cationes intercambiables vacían más rápidamente y tienen un mayo contenido de agua retenida que las que contienen (Na)1+. De igual modo. un proceso de deshidratación. CaSO4 se agrega al agua junto con la soda ash. Para una viscosidad y tixotropía dadas. en el vaciado se tiene una transferencia continua de humedad de una menor a una mayor tensión de humedad. permitiendo la separación del molde y del vaciado. Durante el proceso de vaciado las partículas se depositan con sus ejes menores paralelos a la dirección del movimiento del agua. CONTRACCIÓN DIFERENCIAL En la práctica. la contracción de un artículo cerámico es anisotrópica en la medida que depende de la manera en que ha sido moldeado o secado. aumentando la velocidad de evaporación de la superficie de la pieza se incrementan los gradientes de humedad en el interior. poros finos o materiales finos desarrollan gradientes de humedad más pronunciados. consecuentemente. 14. dando como resultado que los espacios ocupados por el agua son mayores en el sentido perpendicular a la superficie del vaciado que en el eje paralelo al mismo. Los esfuerzos producidos por esta restricción aumentarán a medida que disminuye el contenido de humedad del vaciado y eventualmente. provocando la floculación y consecuente reducción de fluidez dentro de la delgada capa de barbotina adyacente a la superficie del molde En tanto se está transfiriendo agua del vaciado al molde. En términos generales. serán los suficientemente grandes para vencer las fuerzas adhesivas que surgen de la tensión superficial. RAMÍREZ DORANTES Página 16 de 21 La formación de una pieza firme y relativamente rígida al poner en contacto la barbotina con la superficie porosa del molde de yeso es el resultado de dos mecanismos: Remoción del agua de la barbotina por la succión capilar ejercida por el molde Difusión de iones (Ca)2+ de la superficie del molde a la barbotina. Las roturas de secado se deben a la contracción diferencial del cuerpo.FUNDAMENTOS TÉCNICOS DEL VACIADO HECTOR A. se pueden introducir durante el proceso de secado gradientes de humedad en la pieza y. asimismo. . un sistema defloculado es más difícil de secar porque ofrece más resistencia al movimiento de agua que si estuviese floculado. ROTURAS DE SECADO En términos generales. Este gradiente de humedad interpartícular es el responsable de la contracción diferencial que se tiene en la pieza seca y cocida (ver Figura 23). Tras el desmoldado. Adicionalmente. la cual puede surgir por diferentes causas: Gradientes en la velocidad de secado en la pieza. la adhesión de uno al otro previene la contracción paralela a la superficie del molde. gradientes de contracción que pueden resultar en deformaciones o roturas. por ejemplo entre la superficie y su interior. 15. la humedad del artículo vaciado se pierde únicamente por evaporación. Las diferencias de espesor pueden hacer que ciertas partes sequen más que otras. no es probable que un artículo plástico se raje por secado cuando su contenido de humedad esté abajo del punto crítico (cuero duro). RAMÍREZ DORANTES Página 17 de 21 Distribución heterogénea de la humedad dentro del cuerpo antes del secado. En las partes donde la pieza está en contacto con la superficie sobre la que está descansando. La causa más frecuente de roturas y/o deformaciones son los gradientes de humedad impuestos en los artículos durante el secado. En general.FUNDAMENTOS TÉCNICOS DEL VACIADO HECTOR A. En el caso de artículos de formas relativamente complicadas. aunque a bajos contenidos de humedad el daño debido a la contracción diferencial es improbable. un incremento abrupto de la temperatura puede romper el producto debido a la presión desarrollada en su interior al evaporar el agua en los poros. Contracción anisotrópica debido a al orientación de las partículas durante el moldeo. Frecuentemente el secado se termina en el horno. las áreas expuestas tenderán a secar más rápido. . Eje. Restricción mecánica de la contracción. lo que resulta en una contracción total no uniforme. FUNDAMENTOS TÉCNICOS DEL VACIADO HECTOR A. observándose solamente cambios individuales un nuevo material. Se pretende tener tanta plasticidad como sea posible con una firmeza equivalente. REOLOGÍA Y CALIDAD DEL VACIADO Para obtener una barbotina de vaciado satisfactoria no basta con meramente seleccionar las materias primas correctas. la enorme mayoría de roturas y fallas estructurales de las piezas se resumen en una contracción diferencial. etc. La relevación de tensiones tiene que llevarse a cabo durante el vaciado mediante una correcta estructura de plasticidad y firmeza del vaciado. La correcta aplicación de las bases reológicas para estructurar el sistema de barbotina de vaciado tiene un contundente impacto en la reducción de las mermas por roturas. La meta de las industrias que usan barbotinas de vaciado es desarrollar un vaciado de espesor adecuado en un tiempo razonable. Si se excede el rango plástico se tiene un vaciado pegajoso y suave. Normalmente nos referimos a la defloculación como el proceso básico de preparación de la barbotina cuando en realidad lo que buscamos es un balance entre las fuerzas atractivas y las fuerzas repulsivas. arcilla gruesa. la cantidad de agua retenida y la manera en que se mantiene en la estructura. Es necesario balancear el sistema completo de tal suerte que la floculación que resulta del proceso de deshidratación produzca un vaciado con la calidad estructural que demandan los procesos de la planta. El objetivo genuino en cualquier sistema de vaciado es el de reducir todos los esfuerzos o tensiones. y el gradiente que existe a través del espesor del vaciado. Una pieza con un óptimo binomio plasticidad-firmeza puede vaciarse y manejarse una vez desmoldada con menos tensiones. no podemos templar nuestros productos para relevar los esfuerzos inducidos desde el moldeo como acontece en la industria del vidrio. añadir la suficiente agua y defloculante para hacer fluido el sistema permitir un drenado limpio. En la práctica. Una barbotina satisfactoria es aquella que produce un vaciado de máxima uniformidad en el contenido de humedad y de plasticidad a través de cualquier sección de pared. Infortunadamente. es decir un balance entre la floculación y la defloculación. mientras que excediendo el rango de firmeza se tiene un vaciado duro y quebradizo. El molde de yeso tiene una enorme afinidad por el agua y tiende . aumento o reducción de materiales como arcilla fina. silicato de sodio. Frecuentemente se pasa por alto la consideración del sistema completo. RAMÍREZ DORANTES Página 18 de 21 16. Durante el inicio del vaciado. debe formarse una estructura plástico-firme al actuar el molde sobre la barbotina. sulfatos. Esto significa controlar la densidad de empaquetamiento. y secarse con menores gradientes de humedad y de contracción diferencial. produciendo. El propósito de la floculación parcial de las barbotinas de vaciado es el de incrementar el tamaño de poro y la retención de humedad del vaciado por aglomeración del material . la mayoría de partículas finas son partículas plásticas o de arcilla. Esta condición puede originar superficies de vaciado (en contacto con el molde) duras y quebradizas. La segregación de partículas origina en el quemado una matriz con gradientes de composición susceptible de problemas en precalentamiento. o distribución heterogénea de partículas finas cerca de las superficies del molde y partículas gruesas cerca de la superficie de drenado. (Ver tabla III). las partículas más finas atraídas a la capa inicial de vaciado pueden causar un despegue deficiente. es de capital importancia atenuar al máximo los diferenciales o gradientes a través de la pared de vaciado de las piezas. Asimismo. calentamiento y choque térmico. De lo anterior se infiere que dos composiciones pueden tener la misma área superficial y al mismo tiempo tener diferentes distribuciones de tamaños de poros. Las porosidades de monodispersiones de esferas de 1 micra y de 100 micras en un empaquetamiento ortorrómbico son idénticas (alrededor de 40%). RAMÍREZ DORANTES Página 19 de 21 a segregar las partículas. Esto se complica aún más si consideramos el área superficial de las partículas más finas y la capa de agua rígida absorbida sobre sus superficies. provocará con seguridad fuertes diferencias de humedad y de concentración así como gradientes de fraguado durante el vaciado y el secado. La segregación de partículas pequeñas y grandes. El contenido de humedad en el punto de saturación es también idéntico. marcas o manchas sobre la superficie adyacente al molde. (Figura 24) Si se carece de un ligero gelamiento a medida que procede el vaciado. y una superficie de drenado suave y deformable. En una barbotina de vaciado. y en general. mientras que la mayoría de partículas gruesas corresponden a las partículas de desgrasantes o feldespato y sílice. plásticas y desgrasantes. Sin embargo. la distribución de humedad en la sección transversal del vaciado no es uniforme. Es importante notar que la porosidad y la distribución de tamaños de poro son propiedades muy diferentes. Por lo aquí mencionado. roturas. En este sentido juega un papel importante la distribución y el tamaño de poros en la estructura del vaciado.FUNDAMENTOS TÉCNICOS DEL VACIADO HECTOR A. cambiar la distribución de humedad. El tamaño de poro del vaciado está determinado por las partículas más finas presentes en la distribución. a romper la estructura del vaciado para conseguir el agua. cuando se tiene separación o segregación de partículas. el tamaño de poro del arreglo de esferas de 1 micra es mucho menor que la del arreglo de esferas de 100 micras. en consecuencia. pero el esfuerzo requerido para mover la humedad a través de los poros de 1 micra es mucho mayor que para el paquete más grueso de partículas de 100 micras. (Figura 26).FUNDAMENTOS TÉCNICOS DEL VACIADO HECTOR A. La figura 25 nos muestra que el esfuerzo de humedad aumenta ( y la velocidad de vaciado disminuye) al reducir el tamaño de partícula. incrementando su porosidad pero manteniendo su área superficial. Porque los poros más grandes facilitan la redistribución de la humedad. los aglomerados actúan de la misma forma que las partículas más grandes. por tanto. y tiene una alta tendencia al rajado. pérdida lenta de brillo en la superficie de drenado. produciendo una estructura de poros mayor lo que causa una velocidad mayor de vaciado pero proporcionando al mismo tiempo una alta retención de humedad. ambas caras del molde resultan quebradizas mientras que el centro es suave. las arcillas bola que contienen lignita se defloculan . exhibe un vaciado duro sobre la superficie del molde. Las diferentes arcillas generalmente requieren diferentes tipos de defloculante para obtener los mejores resultados. suave y de alta contracción sobre la cara del drenado. el gradiente de humedad desarrollado durante el vaciado permanece una vez que el vaciado cesa y no asume una distribución uniforme de la humedad a través de la pared de vaciado. además. Un corte transversal a través de un vaciado fresco bajo estas condiciones nos mostrará una superficie de vaciado seca y una superficie de drenado muy húmeda. Se tiene. mayor velocidad de vaciado. fuertemente dilatante sobre el lado del molde. (Figura 24) La floculación parcial de las barbotinas de vaciado incrementa la porosidad y el tamaño de poros al quitar los coloides de su existencia como partículas individuales y transformarlos en aglomerados. produciendo en consecuencia. Esto resulta en una superficie quebradiza. Esto implica que cuando la velocidad de vaciado es baja debido a una insuficiente floculación y tamaños de poros pequeños. Por otro lado. En un vaciado sólido. se tiene un menor gradiente de humedad en la pared del vaciado una vez que se ha desmoldado. Una barbotina defloculada o insuficientemente floculada va a retener un pronunciado gradiente de humedad. También se emplean otros tipos de defloculantes en aplicaciones especiales. Generalmente se emplea Carbonato de sodio junto con el silicato de sodio. y una superficie húmeda. mejor uniformidad de la humedad a través de la pared de vaciado y mejor plasticidad. humatos y poliacrilatos entre otros. 17. un menor esfuerzo de humedad en el movimiento de agua una vez que ha cesado el vaciado. DEFLOCULANTE El silicato de sodio es el defloculante que se utiliza mas ampliamente en la industria cerámica y se encuentra disponible en el mercado en diferentes proporciones de sílice:sodio. Por ejemplo. En este estado los coloides actúan como partículas más grandes. fuertes gradientes de contracción entre las superficies de vaciado y drenado. tales como polifosfatos. RAMÍREZ DORANTES Página 20 de 21 coloidal. 18.FUNDAMENTOS TÉCNICOS DEL VACIADO HECTOR A. las materias primas deben controlarse rigurosamente: Las arcillas deben someterse a las siguientes pruebas: 1. Con los caolines que tienen en forma natural un pH alto por estar floculados con cal. sin mermas significativas en el departamento de vaciado o en el secado. ya sea en una sola dosis al inicio de la preparación o en pequeños incrementos. En resumen: la reducción significativa y permanente de las roturas en el proceso de vaciado solo es posible a través de la preparación de barbotinas de vaciado de comportamiento consistentemente uniforme. puede cambiar la cantidad final de defloculante requerida. La secuencia de la adición del defloculante. a fin de llevar la lignita en solución y asistir a la defloculación. PREPARACIÓN Y CONTROL DE LAS BARBOTINAS DE VACIADO Dos son los principales criterios para preparar barbotinas de vaciado satisfactorias: • Que las barbotinas vacíen de la misma manera. Esto requiere poner una estricta atención a aquellos factores relativamente simples que gobiernan las propiedades fisico-químicas de las barbotinas y mantener las condiciones de proceso lo mas uniformes posibles. Cuando no se tiene lignita. el empleo de silicato de sodio solo es a menudo mas efectivo. sales solubles 3. En los materiales no arcillosos debe determinarse rutinariamente la distribución de tamaños de partículas (extremadamente importante). lote tras lote. Para el agua de proceso es fundamental medir y controlar las sales solubles. Tales arcillas pueden deflocularse frecuentemente con silicato de sodio solo. RAMÍREZ DORANTES Página 21 de 21 mejor con una combinación de silicato de sodio y carbonato de sodio. resulta a menudo conveniente usar una pequeña cantidad de fosfato o de carbonato de sodio junto con silicato de sodio a fin de reducir el periodo de añejamiento y producir una barbotina estable más rápidamente. • Que las piezas quemadas no muestren defectos imputables a problemas de vaciado Previa a la etapa de preparación. o en el caso de caolines. así como el tiempo entre estos incrementos. Debe seguirse siempre el mismo procedimiento de preparación de la barbotina: la secuencia y la manera en la que se introducen las arcillas y el tiempo de mezclado tras las adiciones afecta profundamente las propiedades y la calidad de la barbotina final. 2. distribución de tamaños de partículas (tamaños de malla e intermedios ). contenido de coloides (por adsorción de pigmento). .