Ceramics

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(ii).- Agua higroscópica (o agua ligada)

Es el agua que se encuentra ligada a las partículas minerales por fuerzas eléctricas, propias del dipolo del agua así como de las cargas naturales de los cristales que forman las arcillas. La cantidad de agua higroscópica que tiene un cuerpo arcilloso depende de la naturaleza química, física y mineralógica de las materias primas, de su granulometría, de la presencia de sales, etc. La pérdida de esta agua no genera en general variaciones de volumen del cuerpo arcilloso durante el secado. La velocidad de eliminación del agua higroscópica depende principalmente de la temperatura que adquiere el cuerpo arcilloso pero puede y debe eliminarse en la mayor cantidad posible en la etapa del secado.

[pic 1]

FIGURA 1 – REPRESENTACIÓN GRÄFICA DE LAS DOS CLASES DE AGUA A ELIMINAR DURANTE EL SECADO

(iii).- Agua cristalográfica.

Es el agua que se encuentra unida químicamente a los cristales de los minerales que forman el cuerpo arcilloso. La cantidad de agua cristalográfica que posee el cuerpo arcilloso depende de la naturaleza química y mineralógica de las materias primas. Esta agua se elimina durante la primera fase de la cocción y los efectos que produce al eliminarse, deben tenerse en cuenta en ciertas arcillas.

2.3.-COMPORTAMENTO DE LA ARCILLA EN EL SECADERO

2.3.1.-PRIMERA FASE DEL SECADO

Durante la primera fase del secado, el aire arrastra las moléculas de agua libre situadas en la superficie de la pieza. Este arrastre da lugar a un movimiento ascendente o flujo de agua libre hacia la superficie para llenar el espacio vacío dejado por las moléculas de agua que han pasado a la atmósfera. La primera humedad que pierde la arcilla es la última adicionada, es decir el agua libre que ocupa los capilares. El agua está fase del secado se evacuara por capilaridad a una velocidad constante.

[pic 2]

FIGURA 2 – REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE LAS DOS CLASES DE AGUA A ELIMINAR DURANTE LA FASE DE SECADO

A.- AGUA LIBRE O INTERSTICIAL

B.- AGUA FIJADA POR FUERZAS ELECTROSTÁTICAS A LA SUPERFICIE DE LAS PARTÍCULAS ARCILLOSAS.

[pic 3]

FIGURA 3 – REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE LA FORMA EN QUE SE ELIMINA EL AGUA LIBRE O

INTERSTICIAL MEDIANTE EL AIRE QUE CIRCULA SOBRE LA PIEZA.

La cantidad de agua evaporada por unidad de tiempo es constante en esta primera fase. La disminución de volumen es igual al volumen de agua evaporada en esta etapa del secado. El rendimiento de evaporación se mantendrá constante, mientras el agua fluya hasta la superficie con la misma velocidad con que se evapora, lo cual solo sucederá mientras exista agua libre en el interior de los capilares.

La velocidad de evaporación del agua en la superficie de la arcilla es mucho menor que sobre la superficie libre del agua, debido a que existe una atracción entre el agua y las partículas arcillosas que reduce sensiblemente la velocidad de evaporación.

[pic 4]

FIGURA 4– VARIACIÓN DEL RENDIMIENTO DEL SECADO EN FUNCIÓN DEL TIEMPO.

En el momento que se ha eliminado el agua libre o intersticial, se considera que ha terminado (en ese punto o antes) la contracción de la pieza y ese punto se llama “punto crítico” en la humedad residual de la arcilla. A partir de este punto desciende el rendimiento del secado - la cantidad de agua evaporada por unidad de tiempo - y se entra en la segunda fase del secado, el mecanismo de secado en esta etapa es distinto de la etapa anterior.

En esta fase del secado existen fuerzas de rozamiento entre la superficie y el flujo de agua que retrasa su salida y por tanto frena la velocidad de evaporación. Siempre durante esta fase, la velocidad es constante mientras la superficie de la pieza a secar se mantenga húmeda.

La pérdida de agua libre en ésta fase va asociada a una disminución del tamaño de la pieza, esta agua mantiene una cierta separación entre las partículas arcillosas para que la masa sea plástica, las partículas se van juntando hasta llegar a tocarse al final de la primera fase de secado, contrayendo así la pieza a secar.

[ejemplo 1] Se ha representado lo que sucede cuando una misma arcilla es amasada con distintos porcentajes de humedad. A medida que se aumenta el porcentaje de agua libre, se reduce la consistencia de la pasta y se incremente la separación entre partícula y partícula, lo cual dará como consecuencia una mayor contracción de secado.

Con la contracción, se aumenta el peligro de roturas en secadero ; de ahí que resulte más largo y problemático el secado de un ladrillo manual, moldeado con un alto porcentaje de humedad, que el secado del mismo ladrillo, moldeado en galletera con un porcentaje de agua sensiblemente más bajo. Las mejores condiciones de secado se logran al moldear en prensas con porcentajes de humedad por debajo del “punto crítico”.

Tampoco influye sobre la cantidad de agua ligada a la superficie de las partículas arcillosas, la mayor o menor rapidez con la que se efectúa el secado.

[pic 5]

MOLDEO DURO. CONSISTËNCIA 3 o 4 Kg/cm2

[pic 6]

MOLDEO NORMAL. CONSISTËNCIA 1 o 1,5 Kg/cm2

[pic 7]

MOLDEO BLANDO. CONSISTËNCIA 0,3 o 0,5 Kg/cm2

FIGURAS A.B,C– VARIACIÖN DEL CONTENIDO DE AGUA LIBRE

CAPILARIDAD (PENDIENTE)

2.3.2.-SGUNDA FASE DEL SECADO

A partir del punto crítico deja de fluir agua hacia la superficie, porque en la pieza ya no existe agua libre. Comienza la evaporación del agua ligada mediante fuerzas electrostáticas a la superficie de las partículas arcillosas, siendo tanto más difícil dicha evaporación, cuanto más cerca se encuentren las moléculas de agua de la superficie del cristal arcilloso. A medida que avanza el secado, el rendimiento se reduce cada vez más rápidamente.

Durante esta