Cerámica Tres Piedras

Los presentes apuntes fueron tomados del curso impartido por el ceramista Mario L. Covarrubias dentro del Programa de Apoyo Técnico de FONART, en coordinación con CONARTE, a través de la Casa de la Cultura de Nuevo León y el Taller de Cerámica Tres Piedras.

Objetivo

Otorgar una capacitación en la construcción de un horno portátil para alfarería y cerámica de baja, media y alta temperatura, que permita a los artesanos alfareros y ceramistas quemar una producción de formato pequeño, desarrollar pruebas de investigación y prototipos.

Horno

Es un aparato que permite la acumulación de temperatura que se genera dentro de él. La temperatura debe ascender a un ritmo adecuado, el que tampoco debe ser excesivamente rápido, para evitar la rotura de las piezas y obtener resultados favorables.

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Herramienta

• 2 Llaves perico
• 1 Flexómetro
• 1 Cutter
• 1 Escuadra grande
• 1 Pinzas
• 1 Broca
• Equipo de seguridad (guantes, goggles y cubre bocas)

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Materiales

• 1 Bote de lámina galvanizada de 75 cm. de altura x 58 cm. de diámetro, con un orificio circular en la base de 10 cm. que se utilizará como la entrada del quemador.
• 1 Tapa para el bote
  Con agarraderas y con un orificio  en el centro de 20 cm. de diámetro, éste permitirá la salida de calor adecuada para que se realice una buena combustión.
• 4 Anclas inconel 601 de 4”
  Son pequeñas varillas de acero inoxidable al carbón que se soldarán en la parte interior de la tapa del bote a distancias proporcionadas entre sí. Estas servirán para clavar la fibra cerámica.
• 4 Seguros cerámicos de 1”
  Están hechos de materiales refractarios que soportan altas temperaturas, éstos se utilizan para asegurar la fibra cerámica a las anclas.
• 1 Caja de fibra cerámica RT-8 (baja temperatura)
  Está hecha a base de fibras cerámicas largas y entretejidas, formando una colchoneta flexible de peso ligero que nos permite manipularla fácilmente, es resistente a altas temperaturas y funciona como aislante de calor,  por lo que la hornada resulta más económica (para alta temperatura usar la fibra HP-8).
• 1 Placa y postes refractarios
  Están hechos de materiales que resisten altas temperaturas (1200°C), se utilizan para formar los soportes de carga dentro del horno para aprovechar el espacio máximo de sus capacidad de carga útil.

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Construcción

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Sistema de combustión

El sistema de combustión para gas LP (licuado de petróleo) consiste en un quemador y equipamiento adicional, todos de igual importancia para que pueda llevarse a cabo la generación de calor suficiente para el horno.

Este sistema tendrá que diseñarse especialmente de acuerdo a las dimensiones de cada horno.

Combustión

Es la transformación de la energía química en calorífica aprovechada para la cocción. Es decir, es la consecuencia de la mezcla del gas LP (u otros combustibles) con el oxígeno más fuente de calor (fuente de ignición), que en una cámara de combustión nos permite acumular calor suficiente para hornear la alfarería.

Los tres elementos básicos:

• OXÍGENO
• COMBUSTIBLE (gas)
• FUENTE DE CALOR (fuego)

** Si alguno de estos tres elementos falta no será posible que se realice la combustión.

Materiales

Gas LP (Gas Licuado de Petróleo), es el combustible más apto para la alfarería, ya que es limpio, no ahúma, permitiendo que el proceso de cocción sea uniforme, evitando así variaciones en el acabado de las piezas.

Aire u oxígeno, elemento básico para que se realice la combustión, el aire primario se mezcla dentro del tubo venturi en una cantidad adecuada ya que éste permitirá que se realice una buena cocción. El aire secundario también es necesario para la eficiente combustión de gas, éste penetra por el orificio de entrada de la llama del horno.

• Punta pool larga con tuerca de cobre
• Regulador 080 de alta presión
• Reducción bushin de cobre de 10 x 6 mm.
• Manómetro de 1 kg./cm², éste nos permitirá saber a que presión está saliendo el gas.
• 2 m. De manguera metálica de para alta presión.
• Niple terminal de cobre de 10 x 13 mm.
• Válvula de esfera de ¾, se utiliza como llave de seguridad.
• Niple terminal de cobre de 13 mm.
• Tubo de cobre flexible de 10 mm. Con tuercas cónicas de cobre de 10 mm.
• Codo estándar de cobre de 10 x10 mm.
• Cinta teflón, es una cinta plástica que se coloca entre las conexiones requeridas para el sistema de combustión, es indispensable ya que bloqueará cualquier posible fuga de gas.
• 1 Quemador Pipesa QA-11, es el instrumento en cuyo interior se mezcla a presión el combustible usado (gas LP) con la adecuada cantidad de aire para que se realice la combustión, con salida de llama y calor por uno de sus extremos denominado boquilla.

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Base metálica

1 Base de estructura metálica, se realiza con varilla de ⅜ y con solera de ½” en forma circular de manera que bote de lámina embone perfectamente, para fijar el quemador se adapta un tubo de 1” ¼, con tuerca y prisionero de espárrago de 5/16”que se sostiene con solera de ½”.

Recomendaciones

Se recomienda utilizar equipo de seguridad, ya que el polvo que se desprende de la fibra cerámica puede provocar algunas molestias.

Se recomienda cortar las placas refractarias en cuadros, ya que de esta forma se aprovechará mejor la capacidad de carga útil.

Conclusiones

Obtendrá una herramienta básica para la producción de alfarería o cerámica de pequeño formato, para realizar pruebas de investigaciones de aplicación de nuevos materiales y técnicas, así como para prototipos de nuevos productos, obteniendo una quema uniforme y de óptimos resultados.

El óxido de sodio se puede añadir a la mezcla del vidriado como:

Compuestos de sodio	Composición
Carbonato sódico anhidro	Na2O CO3
Cloruro sódico	NaCI
Fosfatos de sodio	Diferentes composiciones
Silicato de sodio	Na2O X SiO2
Feldespato sódico, albita	Na2O Al2O3 6 SiO2
Nefelina sienita	Diferentes composiciones
Fritas alcalinas	Diferentes composiciones

Hay que tomare en cuenta que:

• Todos los compuestos hidrosolubles de sodio normalmente se fritan.
• Dado que los fosfatos sódicos pueden formar cadens de molécula larga, existen una gran cantidad de fosfatos sódicos con distintos contenidos de Na₂O y P₂O₅.
• Todos los fosfatos de sodio son facilmente hidrosolubles y poderosos fundentes.
• Los compuestos de sodio y potasio se parecen mucho en sus efectos.
• Los compuestro de potasio son, por regla general, muy higroscopicos; por el conttrario, los de sodio no lo son.

El óxido de potasio se uede añadir a los vidriados como:

Compuestos de potasio	Composición
Potasa, carbonato potásico	K2CO3
Salitre, nitrato de potasio	KNO3
Silicato de potasio	K2O X SiO2
Fosfatos potásicos	Diferentes composiciones
Feldespato potásico,ortoclasa	K2O Al2O3 6 SiO2
Nefelina sienita	Diferentes composiciones
Fritas alcalinas	Diferentes composiciones

Hay que tener en cuenta que:

• Todos los compuestos hidrosolubles de potasio se deben fritar.
• Por sus propiedades higroscópicas presentan un contenido de agua casi siempre variable y dan recetas inexactas.
• La composición de los feldespatos comerciales no es constante y no corresponden a la composición ideal.
• Las fritas y los feldespatos son las mejores materias primas para introducir sodio y potasio, además por tener un contenido simultáneo de alúmina y silice, pueden tener, al mismo tiempo, un efecto fundente y aumentar la viscosidad, ampliar el intervalo de fusión y proporcionar una mejor resistencia química.

Efectos de los óxidos de Na₂O y K₂O sobre el vidriado:

• Disminuyen mucho la temperatura de fusión.
• Disminuyen mucho y repentinamente la viscosidad del vidriado fundido.
• Aumentan fuertemente el coeficiente de dilatación térmica del vidriado solidificado. Craquelan.
• Hace que el vidriado solidificado sea menos estable a la agresión química y en especial a los ácidos.
• Reducen la dureza y la resistencia a la abrasión.
• Producen colores tipicamente alcalinos. Ejem: el turqueza de cobre y el violeta de manganeso.
• Todos los compuestos de sodio y potasio son sumamente baratos.

Ejemplo

Este es un vidriado crudo, por lo tanto se debe preparar en seco y guardar herméticamente. Se acoseja solamente agregar el vehículo o goma a la cantidad a usar en el momento. Es brillante, transparente, craquelado y apto para los colores turqueza de cobre y violeta de manganeso. Cono 04 a 02.

Materiales	%
Sílice malla 325	36.17
Carbonato de sodio	31.60
Feldespato potásico	12.17
Caolín	11.61
Carbonato de litio	2.38

El óxido de silicio, SiO₂, es el formador de la retícula del vidrio y se puede añadir a la mezcla para el vidriado en forma de:

 

Sílice libre	Composición
Cuarzo	SiO2
Arena de cuarzo	(malla 90/100)
Polvo de cuarzo	(malla 200)
Harina de cuarzo	(malla 325)

 

Caolines o china clays	Composición
Caolinita	Al2O3  2 SiO2  2H2O

  

Feldespatos	Composición
Ortoclasa	K2O  Al2O  6 SiO2
Albita	Na2O  Al2O3  6 SiO2
Anorita	CaO  Al2O3  2 SiO2

  

Materiales de litio	Composición
Espodúmeno	Li2O   Al2O3  4 SiO2
Petalita	Li2O  Al2O3  8 SiO2

Otros	Composición
Wollastonita	CaO  SiO2
Talco	3 MgO  4 SiO2  H2O

Hay que tomar en cuenta que:

• El óxido de silicio esta presente también como componente esencial de todas las fritas, cenizas y arcillas ácidas; como la piedra pómez, entre otras.
• Además de vidrio, el SiO₂, puede formar cristobalita.
• Los caolines rara vez poseen la misma composición de la caolinita.
• Los feldespatos no suelen tener las composiciones ideales. Siempre varían según la mina de extracción.
• El talco proporciona diferentes superficies a las que se producen en una formulación de sílice + magnesita.
• Se emplea Wollastonita allí donde el uso de CaCO perjudica por su desprendimiento de CO₂.

Efectos del SiO₂ sobre el vidriado.

• Aumenta la temperatura de fusión.
• Aumenta la viscosidad.
• Amplia el intervalo de fusión.
• Disminuye la dilatación térmica (evita el craquelado).
• Aumenta la resistencia a la compresión.
• Mejora la resistencia química.
• Influye negativamente en la formación de los colores: rojo de cromo, rojo de níquel y el amarillo de cromo.
• Aumenta la opacidad en vidriados ricos en boro y zinc.
• Puede volver brillantes los vidriados básicos mates.

Ejemplo:

Vidriado blanco mate (mateado por óxido de silicio).
Cono 05 a 03

Materiales	%
Frita Ferro 3110	53
Harina de cuarzo	42
Caolín EPK	05

El óxido de aluminio puede introducirse en el vidriado como:

Alumina	Composición
Hidróxido de aluminio	Al (OH)3
Alumina calcinada	γ-Al2O3
Polvo de bauxita	AlOOH
Caolín, formula ideal	Al2O3 2SiO2 2H2O

Feldespatos	Composición
Ortoclasa	K2O Al2O 6 SiO2
Albita	Na2O Al2O3 6 SiO2
Anorita	CaO Al2O3 2 SiO2

Materiales de litio	Composición
Espodúmeno	Li2O Al2O3 4 SiO2
Petalita	Li2O Al2O3 8 SiO2

Otros fundentes	Composición
Nefelina-sienita	K2O 3Na2O 4Al2O3 9SiO2

Otras fuentes de óxido de aluminio son las fritas y las arcillas plásticas o grasas, de las cuales las más recomendables serían los ball clay.

Hay que tener en cuenta:

• La arcilla, el caolín y los feldespatos se prefieren por ser las materias primas más adecuadas y baratas.
• Si es necesario más cantidad de Al₂O₃, sin añadir al mismo tiempo más SiO₂, hay que elegir la alumina calcinada.
• Las arcillas, caolines y feldespatos raras veces son muy puros y tienen composiciones variables según el lugar de extracción.
• El término «china clay» es el común para designar a los caolines ingleses, porque antiguamente, éstos se destacaban principalmente por su pureza frente al resto de los caolines de Europa.

Efectos de Al₂O₃ sobre los vidriados

• Aumenta mucho la temperatura de fusión.
• Aumenta la viscosidad del vidriado fundido.
• Aumenta en general la resistencia química
• Contrarresta la desvitrificación y la cristalización.
• Aumenta la dureza del vidriado.
• Aumenta la tensión superficial.
• Disminuye la solubilidad e los vidriados alcalinos.
• Perjudica la coloración clara de muchos óxidos.
• Disminuye la sedimentación de componentes de la barbotina, si se le utiliza como ball clay o caolín.
• Mejora la adherencia del vidriado crudo.
• Favorece los vidriados de color negro.

Ejemplo:

Vidriado mate blanco (mateado por óxido de aluminio), ideal para gres pardo, café  o más oscuro. Puede colorearse tanto con óxidos como con pigmentos. Recordando que el óxido de aluminio favorece los tonos oscuros.
Cono 6/7

Materiales	%
Feldespato potásico	52.9
Caolín EPK	19.0
Carbonato de bario	10.8
Carbonato de litio	6.6
Oxido de zinc	4.5

El nombre bentonita proviene de Fort Benton, situado en el estado de Wyoming, EE.UU., lugar donde fue descubierta por primera vez en 1888.

La bentonita tiene un vasto campo de aplicación en las industria: cerámica, cementera, petrolera, farmacéutica, vinatera, papelera, cosmética y alimentaria.

La bentonita es una arcilla plástica (Mg) de estructura laminar de grano muy fino (coloidal)  perteneciente al grupo de los filosilicatos, compuesta principalmente por la arcilla mineral esmectita (anteriormente llamada montmorillonite), resultante de la alteración «in situ» de cenizas volcánicas, El tamaño de las partículas es seguramente inferior a un 0,03% al del grano medio de la caolinita. Pero dependiendo de su origen tiene distinta composición química. Las cuales responden a la formula general:

(Si_4-xAl_x)O₁₀ (A_l2-yMg_y) (OH) _2Mx-y

Existen en estado natural dos tipos de bentonitas:

Las bentonitas sódicas que tienen un elevado poder de hinchamiento y de absorción.

Las bentonitas cálcicas con débil poder de hinchamiento y de absorción

El tipo más normal es la cálcica. La sódica se hincha cuando toma agua. El hierro  que contiene siempre le da color, aunque existe también una bentonita blanca. Este tipo dará un mejor color en reducción que en la oxidación cuando se emplea en cuerpos de porcelana. Existen diversos tipos de bentonita que varían tanto en la plasticidad como en la dureza.

Es una arcilla muy pegajosa con un alto grado de encogimiento (los enlaces entre las capas unitarias permiten la entrada de una cantidad superior de agua que en la caolinita) y tiene tendencia a fracturarse durante la cocción y el enfriado. Por ese motivo no conviene trabajarla sola o como materia predominante de una masa. Su gran plasticidad puede servir de gran ayuda a cuerpos del tipo porcelana. También ayuda a la suspensión del vidriado.

Materiales sustitutos de la bentonita: Macaloid, Veegum-T y Veegum-Cer

Cuando tomamos la decisión de elaborar una pasta de arcilla, siempre debemos ver, además de su utilidad y acabado, la temperatura a la vamos a quemarla; de ello dependerá  la clase de pasta de arcilla que produciremos: una pasta de baja temperatura, un gres o una porcelana. Esta clasificación toma como referente la densidad alcanzada después de la cocción. Estos tres conceptos; baja temperatura, gres y porcelana, no existen en la tierra por si mismos, son los nombres que se les adjudican a las piezas ya acabadas. Al formular una pasta de arcilla utilizamos las características básicas de las arcillas naturales o las combinamos con otros materiales; feldespatos, por ejemplo,  para así obtener los resultados deseados.

Hay que recordar las pruebas básicas  de plasticidad, encogimiento y densidad. Para el tema que estamos tratando la que más nos interesa es la prueba de densidad.

Se considera «baja temperatura» cualquier pieza de arcilla o pasta de arcilla, que posea entre el 10 y el 15 % de porosidad o de absorción tras la cocción. Es decir, cuando una pieza ya cocida y hervida en agua aumenta entre el 10 y el 15 % de su peso. Una pieza de baja temperatura, además de ser porosa, es frágil, poco resistente al choque mecánico, a la abrasión química, no puede contener líquidos, entre otras cosas. Hay que recordar también que el grado de porosidad o densidad determinan la resistencia y durabilidad. El lado bueno reside en que la alta porosidad le confiere resistencia al choque térmico, lo que hace que las piezas de baja temperatura se puedan utilizar en la cocina y en escultura o formas expuestas a las inclemencias del clima, sobre todo si este es extremoso.

Se denomina «gres» a cualquier obra de arcilla o pasta de arcilla, que después de su cocción, presente una porosidad de entre el 2 y el 5 %. Por su aspecto y textura, su peso y su densidad, al gres se le ha comparado con la piedra, de ahí su nombre, lo mismo que en el inglés «stoneware». Por otra parte el gres presenta un amplio rango de temperaturas, siempre y cuando después de su cocción tenga el grado de densidad arriba anotado. Su textura, su color jaspeado y su fácil manejo en las diferentes etapas de construcción, lo han convertido en favorito de muchos ceramistas.

«Porcelana» es cualquier pieza de arcilla o pasta de arcilla que tenga entre el 0 a 1 % de absorción. Normalmente es blanca y en algunos casos translúcida. Es resistente a los ácidos y a la formación de bacterias, fuerte, compacta, es la menos plástica y, tal vez, la más difícil de trabajar durante el proceso de fabricación, también es una pasta de cocción difícil y esto le confiere que sea más apreciada y valorada. Tiene muchos usos industriales y se la considera ideal para vajillas y loza fina. Por lo común la porcelana se quema a partir de los 1200° C., esto es lo que consideraríamos una pasta típica.

Se puede lograr una pasta de gres o porcelana a una temperatura de 1040° C. si le adicionamos un fundente más fuerte (hasta un 40%) o vidrio molido a malla 200 (el vidrio común es un boro silicato de sodio), lo que correspondería a unas pastas atípicas, pero igual de valiosas y sobre todo ecológicas por las horas/energía que nos ayudarían a ahorrar.