Pasta roja para alta temperatura

Investigación para la elaboración de una pasta de alta temperatura utilizando barros de Metepec

Introducción: antecedentes y objetivos

Una arcilla ideal es aquella que, en promedio, muestra características satisfactorias en todos sus estados, sin embargo -como hemos visto con la pasta del Colegio- podemos mejorar una arcilla realizando mezclas en los porcentajes adecuados. Conocer las características de los materiales a los que tenemos acceso es sólo el primer paso, ahora debemos realizar estudios que nos permitan conocer los porcentajes adecuados de mezcla. Así, basándonos en los resultados obtenidos en el estudio anterior, procedimos a investigar y consumar una pasta para alta temperatura utilizando los barros de Calimaya, Estado de México.

1. Materias primas elegidas para trabajar

Como pudimos ver antes, los barros de Metepec tienen buena plasticidad y pobre refractariedad, de modo que, aún cuando vitrificaron satisfactoriamente, presentaron una fundición que imposibilita su uso en alta temperatura. Es así como fue necesario mezclarlo con un material que aumentara su refractariedad. Para ello, decidí utilizar una mezcla de Caolín cerámico y Bentonita.




1.1 Propiedades básicas de cada materia prima elegida

Las razones que me impulsaron a elegir estos dos materiales, así como las características (posibilidades y limitaciones) de los barros de Metepec se explican a continuación.

1.1.1 Caolín cerámico

El caolín cerámico demostró en el estudio anterior, ser altamente refractario y tener el menor encogimiento de todo el grupo. La reunión de estas dos características me hizo preferir este material frente a otros como la arcilla de bola o el caolín E.P.K., que mostraron un poco menos de refractariedad y mayor encogimiento.
Analizando a fondo sus características en cada uno de sus estados, encontramos que en el estado húmedo demostró tener nula plasticidad y menor pegajosidad y arena que los demás materiales. Su color es balnco, ligeramente anaranjado. Presentó la menor contracción en el estado seco y una deformación por manipulación estándar. Sin embargo, fue el material más suave y frágil. Después de la quema de reducción presentó la menor contracción, excesiva refractariedad y pobre vitrificación. Fue la arcilla que quemó más blanca. En la quema de oxidación los resultados fueron similares a los de reducción; sin embargo, hubo un encogimiento ligeramente mayor (de un 1%.)
Así, esperaba que el caolín cerámico aportaría a mi mezcla de barro de Metepec mayor dureza refractaria y menor encogimiento. Finalmente, también había que tener en cuenta que aclararía el color de los barros de Metepec.

1.1.2 Bentonita

Un aspecto que me preocupaba acerca del uso del caolín cerámico era que, si bien me aportaría una buena refractariedad, pudiera debilitar el grado de vitrificación que los barros de Metepec habían alcanzado en estado puro. Por esta razón, decidí utilizar bentonita en un porcentaje muy bajo, que no afectara el grado de refractariedad brindado por el caolín cerámico y que, por el contrario, mejorara o mantuviera el grado de vitrificación que los barros mostraron por sí solos.
Recordando sus características en cada estado del análisis, vemos que la bentonita tuvo en el estado húmedo una consistencia tan chiclosa que calificamos de nula a su plasticidad y maneja-habilidad. Al igual que el caolín cerámico, la bentonita presentó poca arenosidad –un aspecto bueno ya que las arcillas con color a pesar de estar levigadas como nuestros barro de Metepec, suelen sentirse arenosas-. Sin embargo, en el estado seco, mostró características dramáticamente contrarias al caolín cerámico, es decir, el mayor encogimiento del grupo, la mayor dureza y mucha deformación por manipulación. En las dos quemas obtuvimos resultados similares con respecto a la bentonita: la total fundición y máxima vitrificación con un cambio drástico de color a verde olivo.
Aún cuando las características de la bentonita y el caolín cerámico resultaban contradictorias, esperaba que usando bentonita en muy pequeña proporción, ayudara a mi mezcla a alcanzar una vitrificación deseable.

1.1.3 Barro negro de Metepec (levigado)

El barro negro mostró tener muy buena plasticidad en el estado húmedo, sin embargo al momento de la quema, este material manifestó la peor refractariedad del grupo (sin contar a la bentonita que se fundió por completo). Es así como en esta ocasión decidimos hacer una mezcla de barros (negro y rojo) para promediar las características de ambos, recordando que el barro rojo levigado mostró una refractariedad satisfactoria.
En el estado húmedo manifestó la mejor plasticidad de entre los nueve materiales, arenosidad un poco mayor que la estándar y buena maneja-habilidad. Color café muy oscuro, casi negro. En cuanto al estado seco, pudimos observar que el barro negro levigado presenta un encogimiento ligeramente mayor que el estándar, la dureza más grande del grupo y una deformación también estándar. En los dos ambientes de quema, el barro negro mostró características similares (aunque un poco más acentuadas en la oxidación) es decir, la peor refractariedad del grupo, aunque buena vitrificación y encogimiento total de a penas de un 4% mayor que el estándar. En la quema de reducción, las partículas metálicas del barro se manifestaron con un cambio de color hacia el morado metálico, y en la oxidación en puntos y manchas negras.

1.1.4 Barro rojo de Metepec (levigado)

Como resultado del estudio, encontramos que los barros levigados demuestran mayor dureza en seco debida a la ausencia de arenas y partículas grandes. Así es que tanto para el barro rojo, como para el negro, preferimos utilizar la parte levigada.
En cuanto a las características generales del barro rojo levigado de Metepec, vimos que en estado húmedo presentó buena plasticidad aunque con respecto a la maneja-habilidad resultó un poco pegajoso e incómodo para trabajar. Seguramente esta pegajosidad ayudó a que en el estado seco alcanzara una alta calificación en cuanto al grado de deformación que presentó.
En este mismo estado, tuvo alta dureza y encogimiento de 2.8% mayor al estándar. Tras la quema de reducción, sumó un encogimiento total de 16%, 6% mayor que el estándar y mostró tener mejor refractariedad que el barro negro levigado, sin disminuir por ello su buena vitrificación. En esta quema obtuvimos, como en el caso del barro negro, un color final que va hacia el morado plateado. En la quema de oxidación obtuvimos resultados similares aunque un encogimiento total mayor, es decir, del 19%.
1.2 Tabla de las características de los cuatro materiales
Material Estado húmedo Estado seco Quema de reducción Quema de oxidación Se espera que aporte a la mezcla
Caolín cerámico Nula plasticidad, menor pegajosidad y arena.
Color blanco, ligeramente anaranjado. La menor contracción.
Deformación estándar.
Menor dureza. La menor contracción (6% en total) Excesiva refractariedad. Pobre vitrificación. Quemó en color blanco. Contracción total del 7% Refracta-riedad, reducción del enco-gimiento.
Bentonita Nula plasticidad por excesiva pegajosidad. Poca arenosidad
Contracción del 17.5%, mucha deformación y la mayor dureza. Total fundición.
Máxima vitrificación
Nula refractariedad
Colorido en verde olivo Vitrificación adecuada.
Barro negro de Metepec levigado Muy buena plasticidad, buena maneja-habilidad. Encogimiento y deformación casi estándar. La mayor dureza del grupo. Peor refractariedad, buena vitrificación. Quema en color morado plateado. Peor refractariedad, buena vitrificación. Quema en café con puntos negros Buenas plasticidad y maneja-habilidad. Color rojizo.
Barro rojo de Metepec levigado Buena plasticidad, pobre maneja-habilidad. Alto grado de dureza, alta deformación, encogimiento un poco mayor que el estándar Buena o estándar refractariedad, buena vitrificación. Quema en tono morado plateado. Buena o estándar refractariedad, buena vitrificación. Buena refracta-riedad y vitrificaciónColor rojizo






2. Acerca del método de estudio

El método de estudio que aplicaremos para la investigación de la pasta de alta temperatura a partir de barros de Metepec, es el mismo que explicamos en la primera parte este estudio. Es decir, el pesaje de los materiales, la elaboración de 5 piezas de prueba para cada porcentaje a estudiar y la observación y registro de sus características en cada uno de sus estados.
Sin embargo, existe una herramienta nueva –la mezcla bimembre- y dos nuevos tipos de tablas –porcentual y gramal- que nos serán de mucha utilidad para llevar el control de los porcentajes con que, de cada uno de los materiales elegidos, elaboraremos nuestras piezas de prueba.

2.1 Mezcla Bimembre

Este es un método útil para probar las combinaciones de dos o más materiales. El principio de la mezcla bimembre es muy sencillo, se traza una línea recta horizontal atravesada por once divisiones perpendiculares a lo largo de la misma. Cada una de estas divisiones corresponde a un porcentaje que va, de izquierda a derecha, del 0% al 100% (saltando de diez en diez) y lo mismo de derecha a izquierda; de manera que, si sumamos los dos porcentajes que corresponden a cada línea, obtendremos un 100%.
Ahora bien, cuando en nuestra investigación deseemos utilizar más de dos materiales, es necesario agruparlos en dos; de esta forma, a cada uno de estos grupos le corresponderá un extremo de la mezcla bimembre. Cuando realizamos la agrupación de los materiales debemos decidir –teniendo en cuenta los conocimientos que de cada uno tenemos- la cantidad a utilizar. Por ejemplo, para nuestro estudio, decidí trabajar con Los dos barros levigados en el extremo A, y Bentonita y Caolín cerámico en el extremo B. Ya que los dos barros mostraron características más o menos similares, pero con ciertas carencias complementarias , decidí utilizar una mezcla al 40% de barro negro y 60% de barro rojo para la materia A.
De igual forma, la Bentonita y el Caolín cerámico formarían el grupo del extremo B. Recordando sus características contradictorias y el altísimo grado de fundición que demostró la bentonita, lo más apropiado era trabajar con ella en un porcentaje muy bajo. Por ello, para el Material B, realicé una mezcla de Caolín cerámico al 90% y Bentonita al 10%.
Una vez decidido el porcentaje de los materiales A y B, debemos elegir algunos puntos óptimos de prueba que dentro de la mezcla bimembre, consideremos que serán aquellos que nos darán los resultados más interesantes, ya que los dos puntos de los extremos, por ejemplo, no nos sirven para estudiar nada y podemos eliminarlos ya que proponen una mezcla que se constituiría por un solo material.
A continuación se presenta el esquema de la mezcla bimembre que realicé para este estudio.



2.1.1 Tabla porcentual
Una vez que se tiene la mezcla bimembre, es de utilidad realizar una tabla porcentual que nos indique, ahora sí, el porcentaje de los cuatro materiales que constituyen cada uno de los puntos de prueba de la mezcla bimembre. Estos datos se obtienen por medio de la regla de tres.

Relación cuantitativa para cada prueba bimembre (porcentual)
Prueba No. Extremo A Extremo B Total
Barro Negro levigado (40%) Barro Rojo levigado (60%) Caolín cerámico (90%) Bentonita
(10%)
1 80% 32% 48% 20% 18% 2% 100%
2 70% 28% 42% 30% 27% 3% 100%
3 60% 24% 36% 40% 36% 4% 100%
4 50% 20% 30% 50% 45% 5% 100%
5 40% 16% 24% 60% 54% 6% 100%
6 30% 12% 18% 70% 63% 7% 100%
7 20% 8% 12% 80% 72% 8% 100%


2.1.2 Tabla gramal
Por medio de la Tabla gramal logramos traducir, en gramos, la cantidad de material que necesitamos para realizar las mezclas a partir de los porcentajes que obtuvimos en la tabla porcentual. De nuevo, estos datos se obtienen por medio de la regla de tres y, considerando que 150 gr. De material son suficientes para la realización de 5 barras de cada material, consideramos la cantidad de 150 gr. como el 100%.





Relación cuantitativa para cada prueba bimembre (gramal)
Prueba No. Extremo A Extremo B Total
Barro Negro levigado (40%) Barro Rojo levigado (60%) Caolín cerámico (90%) Bentonita
(10%)
1 48 gr. 72 gr. 27 gr. 3 gr. 150 gr.
2 42 gr. 63 gr. 40.5 gr. 4.5 gr. 150 gr.
3 36 gr. 54 gr. 54 gr. 6 gr. 150 gr.
4 30 gr. 45 gr. 67.5 gr. 7.5 gr. 150 gr.
5 24 gr. 36 gr. 81 gr. 9 gr. 150 gr.
6 18 gr. 27 gr. 94.5 gr. 10.5 gr. 150 gr.
7 12 gr. 18 gr. 108 gr. 12 gr. 150 gr.

2.2 Estudio de los 7 puntos de mezcla

Los aspectos que vamos a estudiar con las barras elaboradas a partir de las proporciones obtenidas con la mezcla porcentual, son los mismos que atendimos –y que ya han sido explicados a fondo- en la primera parte de este estudio. Es decir, aquellos que corresponden a los tres estados de observación, la plasticidad, arenosidad, maneja-habilidad y color en el estado húmedo; la contracción, la deformación por manipulación y dureza mecánica en el estado seco; y la contracción total, refractariedad por deformación, vitrificación por absorción y color después de los dos ambientes de quema.

2.2.1 Aplicación de esmalte

Este es un aspecto inédito al estudio anterior, que ahora empleamos porque arrojará información interesante y valiosa con respecto a las cualidades de la pasta que estamos elaborando. Para ello es suficiente si esmaltamos una parte de dos de las barras de cada punto de prueba (una para cada tipo de quema) con esmalte transparente. En esta ocasión utilizamos un esmalte con la siguiente fórmula:

Sílice: 37,8%
Feldespato potásico: 25,9%
Carbonato de calcio: 16,3%
Carbonato de magnesio: 2,0%
Caolín E.P.K.: 18 %

Los aspectos que la aplicación del esmalte en las piezas de prueba podremos observar y estudiar son:

a) Acoplamiento:
Todos los cuerpos líquidos presentan una característica que se conoce como tensión superficial. Esta tendencia se entiende como la necesidad del cuerpo líquido de formar cuerpos redondos o gotas. Al momento de la quema, el esmalte funde en estado líquido y presenta esta tendencia. El grado de tensión superficial que cada líquido -y los esmaltes durante la quema- tienen, puede variar dependiendo las características y los componentes químicos del mismo, sin embargo, esta no es la única determinante para que un cuerpo líquido satisfaga su tensión superficial formando gotas, ya que, de igual forma, el cuerpo sólido sobre el cual se deposita el esmalte, puede propiciar o dificultar la tendencia del líquido.
Por ello, cuando un esmalte funde y cubre bien una pieza cerámica, decimos que hubo un buen acoplamiento. Lo que significa que el cuerpo sólido no permitió que la tensión superficial del esmalte formara gotas y que ésta no fue lo suficientemente fuerte como para vencer la adherencia que se presentó entre los dos cuerpos. Teóricamente, sabemos que un mejor grado de acoplamiento se presenta cuando el tamaño de las partículas de los dos cuerpos (el esmalte líquido y la arcilla sólida) son similares, y de esta forma, las partículas del esmalte pueden embonar satisfactoriamente.

b) Viscosidad:
Esta es la tendencia de un esmalte a escurrir. Cuando un esmalte es altamente viscoso, es difícil que los cráteres que se forman durante la quema, al despedir gases, se resanen satisfactoriamente.

c) Lechosidad:
Este es un fenómeno que en ocasiones presenta el esmalte -generalmente cuando la arcilla sobre la cual fue aplicado tenía color- que se manifiesta en un color mate y blanquesino del esmalte transparente. Esto se debe a que el esmalte al momento de fundir tiene la facultad de disolver las sustancias que se encuentran a su alrededor y toca. Por otro lado, las arcillas con color –como los barros de Metepec- tienen una alta concentración de sustancia férrica. Así, cuando se esmalta una pieza de arcilla colorida con un esmalte transparente, es posible que éste funda la sustancia férrica y se contamine obteniendo el color blanquesino.
Sin embargo, existe otra posible razón para que un esmalte presente lechosidad. Esto sucede cuando al interior del mismo permanecen burbujas atrapadas que fueron producidas al momento de la fundición del esmalte. Estas dispersan el rayo de luz que reflejan y así, el esmalte pierde brillo y se torna blanquesino.

d) Craquel:
Este es un defecto muy común de los esmaltes. Se genera, no al momento de la fundición en la quema, sino en el enfriamiento de las piezas. Se presenta cuando, luego de alcanzar la máxima temperatura a la cual corresponde cierta expansión en las piezas, la temperatura comienza a bajar y las piezas a contraerse. En ocasiones, el ritmo y la cantidad de contracción del esmalte y el cuerpo cerámico, es distinto y, normalmente, el esmalte quiere contraerse más que el cuerpo, entonces éste se craquela liberando la tensión.

e) Desconchamiento:
Este es un fenómeno muy raro que podemos definir como contrario al fenómeno del craquel. Se presenta cuando al momento del enfriamiento, el cuerpo cerámico encogió más que el esmalte. La tensión entonces se libera con un choque o implosión que se manifiesta con un desprendimiento del esmalte, este se presenta al tacto como una pequeña navaja.


2.2.2 Los dos ambientes de quema

Igual que en la primera parte del estudio, sometimos las piezas de prueba a dos quemas correspondientes a los dos ambientes: reducción y oxidación. A continuación se presentan los datos de ambas.

a) Quema de reducción:
Fecha: 5 de Diciembre de 2005
Horno: de gas L.P. de 0.3 m3
Condiciones de la quema: Temperatura máxima 1210∞C
Reposo: 15 minutos
Duración: 10 horas 55 minutos
Canastillas: Buen grado de reducción, quema satisfactoria.


Cono#7 Cono#8 Cono#9
A las 9:00 Alas 11:00
Figura 6.
Estado de los conos pirométricos de la quema de reducción

b) Quema de oxidación:
Fecha: 4 al 5 de Diciembre de 2005
Horno: Eléctrico de 4.8 Kw con capacidad de 0.08 m3
Condiciones de la quema: Temperatura máxima con pirómetro 1230∞C
Duración: 15 horas

2.2.3 Después de la quema

Como parte del estudio, continuamos la observación de las características de las piezas de prueba luego de las dos quemas a las que los sometimos. Estudiaremos los mismos puntos que en la primera parte del estudio, y a continuación se presentan los resultados de los tres estados.

3. Resultados

En las siguientes tablas, se exponen los resultados. En todas ellas, se resaltan con los puntos óptimos de las mezclas.




3.1.1 Comentarios acerca de las observaciones en estado húmedo
En el estado húmedo podemos observar la tendencia a la disminución gradual de las cualidades de los materiales. Así, hacia el extremo de los barros (material A dela mezcla bimembre), encontramos la mejor plasticidad que va disminuyendo hasta ser mala e inaceptable en el extremo del caolín y la bentonita (material B.)
En cuanto a la arenosidad, no podemos emitir un juicio de valor muy claro, ya que mayor arenosidad no significa un defecto necesariamente. Como vimos antes, ésta puede facilitar el rompimiento en el estado seco y, sin embargo, dificultar el raspado. El grado de arenosidad que se necesite, tendrá que ver directamente con el tipo de piezas que se desee crear. De esta forma, consideré como óptima la arenosidad media o estándar de los puntos 4 y 5.
Con respecto a la maneja-habilidad, encontramos en los puntos 2 al 4 la mejor, ya que el 1 raya en lo pegajoso y el 5 comienza a ser a penas aceptable. Por otro lado, el color en el estado húmedo no es de mucha importancia más que como referencia para contrastar el cambio que sufra luego de la quema.

3.2.1. Comentarios acerca de las observaciones en estado seco
Considerando que en el estudio anterior, la pasta de torno –que fungió como estándar- manifestó un encogimiento de alrededor del 5% en el estado seco, aquí decidí tomar por aceptables los puntos que demostraron un encogimiento que va del 5.5 al 6.7%, dando dos valores más de margen, al tener en cuenta que los barros por sí mismos sufrieron un encogimiento del 7.5%. Asimismo, consideré ideales los puntos que demostraron más dureza en estado seco, ya que la suavidad en este estado dificulta su manejo. Y, finalmente, la menor deformación por manipulación la obtuvo el extremo del caolín y la bentonita. No obstante, en general el resto de los puntos sufrieron muy poca deformación, siendo todos aceptables.


3.3.1. Comentarios acerca de las observaciones de la quema de reducción

En esta ocasión consideré como un margen aceptable de encogimiento en la quema, aquél que va del 3.5 al 7% y que sumó un margen de encogimiento total del 9 al 14%. Tomé la refractariedad que se calificó de buena o satisfactoria como óptima ya que la mayor refractariedad obtenida por el punto 7 y la regular de los puntos 1 al 3 se manifiesta ya sea en pobre vitrificación y mucha absorción del agua (en el extremo del material B) o en considerable deformación (en el extremo del material A.) La mejor vitrificación fue la de los puntos 2 al 4, y los colores más uniformes y agradables se situaron al extremo de los barros.


3.4.1. Comentarios acerca de las observaciones de la quema de oxidación

Los resultados obtenidos en la quema de oxidación fueron, entre sí, muy similares a los de la quema de reducción. Sin embargo, si comparamos visualmente los resultados de una quema con los de la otra, podemos notar que la deformación por falta de refractariedad fue más acentuada en la quema de reducción y que el color de los cuerpos, en la misma quema, resultó un poco más oscuro y tostado.
Otro punto en el que notamos diferencias entre las quemas, fue el comportamiento del esmalte. A continuación se presenta una tabla donde se exponen los resultados de acoplamiento y color del esmalte, comparando los dos ambientes de quema.




3.5.1 Comentarios acerca de los resultados del comportamiento del esmalte

Vemos que el mejor acoplamiento y textura del esmalte se dio hacia el extremo del material B, (caolín y bentonita), seguramente por un mejor acomodo de las partículas grandes del esmalte y las partículas grandes del caolín.
Con respecto al color, explicábamos antes que el esmalte tiene la cualidad de fundir los materiales que se encuentran a su entorno y por ello, cuando se aplica a arcillas con color, se contamina. Es por ello que, de igual forma, encontramos mejores resultados en el extremo del material B, sin embargo, consideré satisfactorios los colores más claros y medios que encontramos del punto 4 en adelante; sobre todo por su buena textura y brillo.

4. Conclusión

Una vez realizados los estudios y obtenidos los resultados, es necesario balancear la información para concluir cuál de nuestros puntos de prueba es el más apropiado para nosotros.



4.1 Requisitos para una pasta adecuada

Este es un criterio muy flexible ya que, como hemos visto, cada ceramista es libre de decidir las características que desea priorizar en su pasta y manipular una arcilla haciendo mezclas con otros materiales para obtenerla. En este estudio lo que buscamos obtener fue una pasta que –a partir de los barros de Metepec- fuera útil para la cerámica de alta temperatura y que en cada uno de sus estados mostrara características favorables o estándar. Es decir, buena plasticidad, razonables encogimiento y deformación en seco, suficiente dureza mecánico en seco; contracción, vitrificación y refractariedad favorables en la quema y, finalmente, buen acoplamiento del esmalte.

4.2 Fórmula y características de la pasta óptima

Para obtener la pasta optima (es decir aquella que sumara el mejor comportamiento en todos los estados del estudio) marqué con una palomita roja los puntos que lograran calificar favorablemente todas las características de cada uno de los estados. Aquél punto que calificó bien -o estándar- todas las pruebas fue el punto número cuatro.
Podemos obtener la fórmula de este punto volviendo a las tablas porcentual y gramal que desarrollamos en los apartados número 2.1.1 y 2.1.2 de la segunda parte del estudio. Ahí observamos que esta pasta se constituye de 20% de Barro Negro levigado, 30% de Barro rojo levigado, 45% de Caolín cerámico y 5% de Bentonita. O bien, 30 gr. de Barro Negro levigado, 45 gr. de Barro Rojo levigado, 67.5 gr. de Caolín cerámico, y 7.5 gr. de Bentonita para la obtención de 150 gr. de la pasta óptima de alta temperatura a partir de barros de Metepec.
En resumen, esta pasta mostró excelentes cualidades en el estado húmedo, muy favorables en el estado seco (buena dureza y contracción, ligerísima deformación) y características aceptables o estándar en los dos ambientes de quema. De igual forma, muestra un color uniforme y tostado en todo el cuerpo y buen acoplamiento del esmalte.




Apéndice
BIBLIOGRAFIA


∑ Bernal, H. Cabezas, C. Espitia, J. Mojica & J. Quintero, Análisis próximo de arcillas para la cerámica
∑ Obtenido de http://es.wikipedia.org/wiki/Bentonita
∑ Diccionario Enciclopédico Hachette Castell
∑ La información requerida para la realización de este estudio fue proporcionada en su mayoría por la Maestra Wakana Higuchi.

Estudio comparativo de ocho arcillas

Colegio de Arte y Ciencias de la Vida
Teoría e investigación de la cerámica I
Maestra Wakana Higuchi

Sheila Uranga Fuentes
Enero 2006





Antecedentes

1. Acerca de las arcillas

Existen muchas rocas y minerales que pueden ser utilizados como materias primas para la elaboración de la cerámica, estos son conocidos como materiales cerámicos arcillosos y su característica principal es que son moldeables y soportan un proceso térmico de endurecimiento. Algunos ejemplos de ellos son la bentonita, los caolines y los barros.
Sin embargo, no todos los materiales arcillosos muestran las mismas características en su composición y por lo tanto, reaccionan químicamente -al momento de la quema-, de maneras distintas. Es por ello que un ceramista no está obligado a utilizar una sola arcilla para la elaboración de una pieza cerámica y más bien se ve en la necesidad de crear una mezcla –a partir de distintos materiales arcillosos- que reúna la mayor cantidad posible de características favorables, tales como la plasticidad, el encogimiento, la dureza en seco, la refractariedad y vitrificación, etc., que se adapten al tipo de cerámica que se desee elaborar.
Existen métodos y aparatos científicos capaces de realizar el análisis químico (cualitativo y cuantitativo) de los materiales arcillosos, como el microscopio electrónico de transmisión o la difracción electrónica (entre otros); sin embargo, aquellos ceramistas que no cuenten con fácil acceso a tales aparatos científicos, pueden conocer las características de los materiales arcillosos llevando a cabo un método práctico que consiste en la observación de las características que los materiales presentan en cada uno de sus estados (húmedo, seco, antes y después de la quema.)
Es así como, aquí se presenta el proceso y los resultados obtenidos de la realización de dos estudios prácticos: el análisis comparativo de ocho materiales arcillosos y la elaboración, a partir de los mismos, de una pasta para alta temperatura utilizando principalmente barros de Metepec.


2. Objetivos de la realización de este estudio

Como ya se dijo, este estudio se realizó con el objetivo de conocer las características de ocho distintos materiales arcillosos y la obtención de una pasta (con base de barro de Metepec) de características satisfactorias para la producción de piezas de alta temperatura. Sin embargo, es importante señalar que este mismo método -aplicado creativamente a distintos casos- nos permite realizar investigaciones certeras y solucionar los problemas más comunes a los que el ceramista se enfrenta cuando el comportamiento de las arcillas a las que tiene acceso no le satisface del todo o desea mejorarlo en cierto sentido.
Es por tanto que, un tercer objetivo de este estudio, es el conocimiento y ensayo del método de estudio propuesto por la Maestra Wakana Higuchi para la investigación de materiales arcillosos y elaboración o perfeccionamiento de pastas para la cerámica. Es importante señalar que la principal fuente biográfica para la elaboración de este informe es el material didáctico y notas, escritas y proporcionadas, por la maestra.


Primera parte
Estudio comparativo de ocho arcillas


En el siguiente capítulo conoceremos los nueve materiales que se sometieron a prueba y algunos datos teóricos previos –referentes a los mismos- que nos sirvieron como antecedentes para empezar el estudio práctico.
Las materias primas que fueron sometidas a análisis fueron: Caolín E.P.K. (Edgar plastic kaolin), caolín cerámico, Barro negro de Metepec (original), Barro negro de Metepec (levigado), Barro rojo de Metepec (original), Barro rojo de Metepec (levigado), Arcilla de Bola y Bentonita. Es importante señalar que todas las pruebas se aplicaron también a un noveno material –la pasta del Colegio de Artes y Ciencias de la Vida- que sirvió como punto de referencia para hacer comparaciones con los ocho materiales, por ser considerada como una pasta que cuenta con características estándar en los tres estados (húmedo, seco y después de la quema.)


1. Características generales de los nueve materiales

Enseguida se brindan las características generales de los materiales que formaron parte del estudio y que nos permiten clasificarlos en: arcilla primaria, secundaria, comercial (procesada) y/o local (naturales.) Así como la definición de cada uno de estos grupos.

1.1 Clasificación de las arcillas por su origen

Por su origen, las arcillas pueden ser clasificadas en dos grupos: arcillas primarias y arcillas secundarias. Las arcillas primarias son aquellas que fueron encontradas y tomadas del mismo sitio en que se convirtieron en tales, es decir, en el mismo lugar en que su roca madre se desintegró. Estas arcillas por lo regular tienen color claro (por lo general se trata sólo de los caolines) y carecen de los óxidos contaminantes que las arcillas secundarias presentan. Asimismo, al no haber sufrido ningún desplazamiento, aún cuentan con partículas grandes que se reflejan en una pobre plasticidad pero una gran refractariedad.
Es por ello que, dentro del grupo de arcillas que conforman nuestro estudio, consideramos arcillas primarias a los dos tipos de caolín con que estamos trabajando: Caolín E.P.K. y Caolín cerámico.
Por otro lado, se entiende por arcillas secundarias, aquellas que sí sufrieron un desplazamiento con respecto a la roca madre que las generó, esto significa que ciertas condiciones ambientales ocasionaron su arrastre y su posterior sedimentación en un lugar distinto al de su origen. Por estas condiciones, contrarias a las de las arcillas primarias, también muestran características contrarias a las mismas, es decir que presentan partículas muy pequeñas o ultrafinas, que ocasionan buena plasticidad pero pobre refractariedad por la presencia de materia orgánica y óxidos metálicos, que son consecuencia de su traslado.
En este sentido, consideramos como arcillas secundarias a las arcillas locales (los dos tipos de barros de Metepec -negro y rojo- ya sean estos, originales o levigados), así como a la Arcilla de bola y la Bentonita.
Por otro lado, la pasta del Colegio es una arcilla procesada que no puede entrar en esta clasificación ya que se compone de Caolín cerámico (arcilla primaria), Arcilla de bola (arcilla secundaria), Feldespato potásico y Sílice (materiales no arcillosos.)

1.2 Propiedades básicas de cada material

A continuación se presentan las propiedades básicas y características de cada uno de los materiales que fueron sometidos al estudio. De ser posible, se presenta también su procedencia, fórmula química y su aplicación o uso general.


1.2.1 Caolín E.P.K. (Edgar plastic kaolin)

Se trata de una arcilla comercial estadounidense cuya fórmula química es Al2O3.2SiO2.2H2O. Es extraído en Edgar, Florida, y se considera un caolín plástico, lo cual representa algo excepcional ya que el caolín rara vez presenta una buena plasticidad. Esto se debe a que se trata de una arcilla en estado de transición de arcilla primaria a arcilla secundaria.
Su análisis químico por medio de un método científico, muestra que se compone en un 0.40% de K2O, 0.02% de Na2O, 0.51% de Fe2O3, 0.36% de TiO2, 0.16% de MgO, 46.50 de SiO2, 37.62 de Al2O3 y 13.77% de pérdida por ignición.

1.2.2 Caolín cerámico
El caolín es una arcilla blanca que conserva su color durante la cocción. Se utiliza para la fabricación de porcelanas y de aprestos para almidonar. También es utilizada en ciertos medicamentos y cuando la materia no es muy pura, se utiliza en fabricación de papel. Su nombre viene del chino kao, alta y ling, colina. Parece ser que hace referencia al lugar donde se encontró por primera vez al natural. Actualmente, se encuentran grandes depósitos en Cornualles (Inglaterra) y en Malasia. Se considera que su composición es muy pura, primordialmente de silicato de aluminio hidratado formado por la descomposición de feldespato y otros silicatos de aluminio. Esta descomposición se debe a los efectos prolongados de la erosión. Químicamente, su principal constituyente es el mineral caolinita, un silicato de aluminio hidratado cuya fórmula es Al2Si2O5(OH)4, formado por la descomposición de otros silicatos de aluminio, en especial feldespato. Como en todas las arcillas, la composición química del caolín puede variar debido a las condiciones climáticas y geológicas e incluso en el mismo yacimiento es posible que se encuentren caolines con características asímiles. Al igual que el caolín E.P.K., este es un producto comercial, pero en esta ocasión, el caolín que utilizamos para el estudio es de extracción nacional. En México se encuentran minas de caolín en el Estado de Hidalgo, y el análisis químico, por medio de un método científico, muestra que el caolín de Hidalgo se compone de K2O en un 1.50%, Na2O en un 0.44%, Fe2O3 en un 0.43%, TiO2 en un 1.10%, CaO en un 0.40%, SO3 en un 0.11%, SiO2 en un 46.00% y Al2O3 en un 35.31%.

1.2.3 Barro negro de Metepec (original)

Extraído de la Mina de Barro de San Lorenzo en el Municipio de Calimaya, Estado de México, se trata de un producto natural y nacional. El barro negro se encontraba en una capa de aproximadamente cuarenta centímetros; por debajo de tres capas distintas de tepojales para tabicón y tierra amarilla para adobe; y sobre las tres capas de barro amarillo, blanco y rojo.

1.2.4 Barro negro de Metepec (levigado)

Se trata del mismo barro negro de la mina de San Lorenzo Calimaya que se expuso antes, pero una parte de este barro fue sometido a un proceso de levigación que se explicará más adelante. Podemos definirlo como un producto natural, nacional, y refinado.


1.2.5 Barro rojo de Metepec (original)

Extraído de la Mina de Barro de San Lorenzo en el Municipio de Calimaya, Estado de México, es decir, un producto natural y nacional. El barro rojo se encontraba en la capa más profunda de la mina, con una altura de unos cincuenta centímetros, y por debajo de los tepojales, la tierra amarilla, y los barros negro, amarillo y blanco.

1.2.6 Barro rojo de Metepec (levigado)

Se trata del mismo barro rojo de la mina de San Lorenzo Calimaya que se expuso hace un momento, pero una parte de este barro fue sometido a un proceso de levigación que se explicará más adelante. Podemos definirlo como un producto natural, nacional, y refinado.
Tanto el barro negro como el barro rojo de la mina de San Lorenzo, son utilizados localmente para la elaboración de alfarería típica en Metepec. Con él se fabrican ollas y demás artesanías, entre las que destacan los árboles de la vida.

Figura 1.
Árbolde la Vida, Metepec, Edo de Méx.
1.2.7 Arcilla de Bola

Se trata de una arcilla plástica de características en general favorables para la elaboración de piezas cerámicas de alta temperatura. Existe una mina de arcilla de bola (ball clay) en Kentucky Estados Unidos, cuyo análisis químico a través de un método científico muestra que se compone de K2O en un 0.38%, Na2O en un 0.45%, Fe2O3 en un 1.03%, TiO2 en un 1.37%, MgO en un 0.56%, SiO2 en un 51.88%, Al2O3 en un 32.42%, y 11.59% de pérdida por ignición. Al igual que el caolín E.P.K., este es un producto comercial estadounidense.

1.2.8 Bentonita

La bentonita es una arcilla utilizada en cerámica, de grano muy fino (coloidal) del tipo de la montmorilinita que contiene bases y hierro. Aumenta mucho de volumen en contacto con el agua y es utilizada en la metalurgia y en diferentes industrias por su acción colorante. La bentonita es un producto comercial nacional. El nombre deriva de un yacimiento que se encuentra en Fort Benton, Estados Unidos. El tamaño de las partículas es seguramente inferior a un 0,03% al del grano medio de la caolinita. 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 y unas pocas, como la tierra de batán, que carecen totalmente de plasticidad. En general, 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 barniz.

1.2.9 Pasta del Colegio

Esta es una pasta realizada con una fórmula del Colegio de Arte y Ciencias de la Vida, a partir de materiales comerciales. Se compone en un 50% de Arcilla de Bola, en un 24% de Caolín (Blank Clay), en un 14% de sílice y 12% de Feldespato Potásico

A continuación (en la siguiente página) se presenta una tabla comparativa de las características (clasificación, origen, tipo de producto y uso) de los nueve materiales.
1.3 Tabla de las características de los nueve materiales

Clasificación
Material
Origen
Tipo de producto
Uso

Arcilla primaria Caolín E.P.K. Florida, E.U.A Comercial
Fabricación de porcelanas y de aprestos para almidonar.
Caolín cerámico Nacional, Hidalgo Comercial

Arcilla secundaria Barro negro Metepec original

Nacional, Estado de México
Natural

Se utiliza localmente para la alfarería típica en Metepec, Estado de México.
Barro negro Metepec levigado Natural refinado
Barro rojo Metepec original Natural
Barro rojo Metepec levigado Natural refinado
Arcilla de bola Kentucky, E.U.A. Comercial Es favorable para la elaboración de piezas cerámicas de alta temperatura.
Bentonita Nacional Comercial Utilizada en la metalurgia y en diferentes industrias por su acción colorante.

Otra Pasta de Torno del Colegio Fórmula del Colegio A partir de materiales comerciales Funciona favorablemente como pasta para torno y, en este estudio, como arcilla con características estándar.
2. Acerca del método de estudio

Como se mencionó anteriormente, el método que llevamos a cabo y que es asequible para cualquier ceramista, es el método práctico, que consiste básicamente en amasar directamente la arcilla con agua, dejar secar y someter el material a una o distintas cocciones. De esta forma, el método radica primordialmente en la observación y registro del comportamiento de todos los estados de la arcilla: en el estado húmedo, la cantidad de agua que necesita para hidratarse, la plasticidad, arenosidad y maleabilidad; en el estado seco, la resistencia mecánica, encogimiento, ruptura, deformación, etc.; y posterior a la quema, la observación de la resistencia al calor, el grado de vitrificación, la deformación, encogimiento por la quema, cambio de color, etc.
Finalmente, es importante sacar conclusiones del estudio, conocer los puntos a favor y en contra que el material que estamos analizando demostró tener y decidir si se adapta a nuestro objetivo y a la elaboración de piezas de cerámica.

2.1 Elaboración de la herramienta básica para el estudio de arcillas

a) Molde de yeso para piezas de prueba:
Se elabora con la pasta estándar una barra de unos 11 cm de largo por aproximadamente 2 cm de ancho y entre punto 0.7 y 1 cm de espesor. En la cara superior de esta barra se realiza una incisión de exactamente 10 cm de longitud con dos pequeñas líneas perpendiculares en cada uno de los bordes, que nos facilitarán la lectura de la contracción que las arcillas sufran. A esta barra original se le saca un molde en yeso cerámico, para con éste poder realizar barras idénticas en serie.


Figura 2. Molde de yeso

b) Cortador de alambre:
Se realiza con una tira de metal resistente que se dobla en forma de arco y en cada uno de sus extremos se fija un alambre de manera que permanezca bien tenso. Puede fijarse también una tira de madera o bambú entre el alambre tenso y el interior del arco para tener mayor soporte y tomarlo más cómodamente.

Figura 3. Elaboración del cortador de alambre

c) Muñeca:
Se realiza finalmente una muñeca con un trozo pequeño de tela de algodón o un material similar que permita salir un poco de maicena (fécula de maiz) para polvear el molde de yeso y facilitar el desmolde de las piezas de prueba.

2.2 Recolección y refinación de los materiales naturales

Visitamos la mina de barro de San Lorenzo Calimaya en el Estado de México en la que recolectamos dos tipos de barros; barro negro y barro rojo. Ambos materiales se dejaron secar al aire libre y entonces pudimos triturarlos golpeándolos con bloques de madera contra el piso.
A continuación fue necesario realizar la refinación de los materiales recolectados. Una vez triturados se tamizaron con una malla del número 20 o 30. Con este primer proceso de refinación se eliminaron las impurezas más grandes, como pequeñas piedras, ramas y raíces.
El siguiente proceso de refinación que aplicamos recibe el nombre de levigación. La levigación se define como el proceso de disolver en agua una materia en polvo para –aprovechando las diferencias de peso específico- separar la parte más leve y el residuo arenoso; así, llevamos a cabo la levigación colocando el barro seco en un recipiente lo suficientemente grande como para permitirnos que el volumen total del barro ocupara aproximadamente un cuarto del mismo y el agua las otras tres cuartas partes.
Una vez hecha la mezcla, la agitamos fuertemente y dejamos reposar unos instantes –el tiempo suficiente que permitiera que las partículas más grande se asentaran y que no perdiéramos demasiadas partículas finas-. En este momento (que a nosotros nos tomó tan sólo unos segundos) procedimos a verter el agua de la parte más superficial, que llevaba suspendidas las partículas más finas de la mezcla, en un recipiente de yeso que absorbería el exceso de agua y tras unos días de espera obtuvimos una masa de barro fino.
En esta ocasión levigamos solamente el 50% de cada uno de los dos materiales (barro negro y rojo) y de esta forma pudimos observar las diferencias de comportamiento entre los barros originales solamente tamizados y los barros levigados, para entonces poder sopesar las ventajas y desventajas entre un barro más fino que implica mayor trabajo y uno, con algunas partículas más grandes, pero que se ahorra este último proceso.


Figura 4. Proceso de levigación

2.3 Estudio de los nueve materiales

Con los nueve materiales que se explicaron ampliamente en el primer apartado de este capítulo y con la herramienta cuya elaboración se explicó en este, realizamos barras de prueba con las que pudimos apreciar las características de cara material sometiéndolos a los tres estados: húmedo, seco y quema (tanto en ambiente oxidante como de reducción.)

2.3.1 Estado húmedo

En primer lugar, preparamos seis bolsas de papel donde colocamos 150 gramos de cada uno de los materiales (a excepción de los dos barros levigados y la pasta de torno que se encontraban ya en estado húmedo.) A continuación hidratamos cada uno de los materiales secos, moliéndolos en un mortero de porcelana y agregando poco a poco el agua hasta obtener una mezcla homogénea y cremosa.
Es importante, para realizar una investigación certera y precisa, procurar obtener la misma consistencia en los nueve materiales. Es por ello que el siguiente paso fue colocar cada una de las mezclas sobre un disco de yeso que absorbería el exceso de agua, hasta que todos tuvieran la misma consistencia. Una vez lograda la misma, manufacturamos cinco barras de cada material, utilizando las herramientas descritas anteriormente: el molde de yeso, el cortador de alambre y la muñeca de maicena.
Trabajar con el material en estado húmedo nos permitió realizar y registrar una serie de observaciones útiles para empezar a conocer el comportamiento de cada una de las arcillas y realizar, entre ellas, comparaciones. Es así como, hasta este momento, pudimos registrar las siguientes características de cada uno de los nueve materiales arcillosos:

a) Plasticidad:
Se define como la posibilidad que tiene un material de ser moldeado a voluntad. Existen grados de plasticidad, ya que hay materiales más o menos moldeables que otros y en la cerámica, esta característica es importante ya que un material que no es lo suficientemente plástico, se rompe fácilmente al momento de estar trabajando con él en el estado húmedo.
Para averiguar el grado de plasticidad que nuestros nueve materiales tenían, elaboramos un churrito con la pasta y lo doblamos en forma de herradura hasta que empezara a cuartearse, los materiales más plásticos nos permitieron doblar más la herradura que los menos plásticos que presentaban grietas rápidamente al comenzar el doblez. Es importante, al realizar un estudio de plasticidad, contar con una arcilla que conozcamos que cuenta con una plasticidad estándar, para así poder hacer comparaciones. En nuestro caso, la arcilla de referencia fue la Pasta del Colegio.

b) Arenosidad:
Se refiere a la cantidad de arenas -o partículas un poco más grandes que el promedio- que se presentan en la arcilla que estamos observando. Estas pueden apreciarse a simple vista o al tacto. Generalmente la arenosidad es mayor en las arcillas de color (arcillas secundarias), ya que se considera que éstas se encuentran, de alguna manera, contaminadas por partículas que arrastraron en su camino de formación.

c) Maneja-habilidad:
Este término hace referencia a la facilidad con que podemos trabajar un material; es decir, que se trate de una masa no demasiado pegajosa y que sea satisfactoriamente moldeable y desmoldable.

d) Color:
El color es importante ya que nos permite, en primer lugar, intuir a simple vista la clasificación de la arcilla que se esté analizando. Como señalaba anteriormente, el color oscuro es característico de las arcillas secundarias y un color claro -o más bien blanco- en una arcilla, nos habla generalmente de un caolín o arcilla primaria. También es importante registrar el color que las arcillas tienen en cada uno de los estados, para así poder notar los cambios de coloración cuando pase al estado seco y cuando se sometan a las dos quemas.
2.3.2 Estado seco

Una vez que se han secado las cinco barras de cada uno de los materiales, podemos utilizar una de ellas para averiguar las características de los mismos en el estado seco.

a) Contracción en el estado seco:
Todas las arcilla presentan cierta contracción en el estado seco. Esta se debe a la evaporación del agua que se encontraba entre sus partículas en el estado húmedo. Generalmente una arcilla que requiere mucho agua para hidratarse y lograr una consistencia favorable, es también aquella que se contraerá más en el estado seco, en este sentido, normalmente las arcillas secundarias encogen más que las primarias.
Para saber esta contracción simplemente medimos la línea que con el molde de yeso hicimos, cuidando que mediera exactamente 10 cm de largo. Así, conocemos el porcentaje de contracción si consideramos que los 10cms correspondían al 100 %, y restamos la nueva medida para obtenerlo.

b) Deformación por manipulación:
La deformación por manipulación aparece generalmente sólo hasta el estado seco. Los ceramistas suelen decir que el barro tiene memoria ya que las partículas laminares que conforman la arcilla tienden a retomar la alineación o acomodo que tuvieron en un primer lugar. De esta forma, si al estar manipulando una porción de arcilla, le damos una forma determinada o la doblamos por un instante y luego la devolvemos a la manera en que finalmente queremos que permanezca, esta tenderá a retomar la forma anterior que se le dio.
Por eso, a pesar de que tuvimos mucho cuidado de no deformar las barras al momento de su fabricación y desmoldamiento, hubo ciertas arcillas que presentaron alguna deformación por manipulación por ser más propensas a ella; o bien porque se trataba de arcillas con alto grado de pegajosidad y por lo tanto su desmoldamiento resultó complicado.

c) Dureza mecánica o resistencia física en el estado seco:
Conocer la dureza que, en estado seco, un material arcilloso puede brindarnos, es importante ya que ésta debe ser suficiente como para soportar el manejo y manipulación necesarias antes del sancocho (es decir que debe permitirnos transportar la pieza e introducirla al horno con la seguridad de que nuestro trabajo no corre el peligro de romperse).
Podemos entender el grado de dureza mecánica mediante dos procesos: el rompimiento y el raspado, pero debemos tener presente que estos dos procedimientos son diferentes y nos hablan de distintas características. En el rompimiento estamos separando de golpe las partículas que conforman la arcilla, así, mientras más punto de contacto exista entre las partículas laminares de la arcilla, esta será más dura de romper; pero si se trata de una arcilla arenosa o contaminada por otras partículas, las láminas de la misma tendrán menor punto de contacto y ésta se romperá fácilmente.
Por el contrario, mediante el raspado, estamos desprendiendo partículas laminares de forma ordenada y constante y, en este caso, los cuerpos más grandes, como las arenas, dificultarán el raspado, de forma en que, un cuerpo fácil de romper por la presencia de arenas, es probable que sea más difícil de raspar. Conocer qué tan fácil es un material de raspar es importante porque en el proceso de decoración, en ocasiones de desea hacer relieves y surcos. Por otro lado, las arcillas cuyas partículas sean más pequeñas, tendrán mayor punto de contacto y mayor dureza mecánica.

2.3.3 Los dos ambientes de quema

En esta ocasión sometimos las arcillas de prueba a dos tipos de quema: ambiente oxidante y ambiente reductivo. A continuación se explican las características de cada una y los datos de las quemas realizadas.
a)La quema de oxidación:
En una quema de oxidación se busca que la temperatura suba constantemente hasta alcanzar los 230 ∞C. Por ello se van prendiendo uno a uno los quemadores del horno y se sube gradualmente la presión del gas, dejando la placa de Damper abierta hasta el final de la quema.

Datos técnicos de la quema de oxidación:
Fecha: del 25 al 26 de Octubre
Horno: Eléctrico de 4.8 Kw con capacidad de 0.05 m3
Condiciones de la quema: Temperatura máxima con pirómetro: 1230 ∞C
Duración: 15 horas

b) La quema de reducción:
El principio de una quema de reducción es similar a una de oxidación, sin embargo, alrededor de los 970 ∞C intencionalmente se mantiene esa temperatura por alrededor de una hora y luego de esta hora de reducción se intercalan ambientes(reductivo y neutro) manipulando el Damper y el Draft que regulan la entrada de oxígeno al horno, hasta alcanzar los 230 ∞C, o hasta que los conos pirométricos y las canastillas de pruebas de esmalte indiquen que la quema ha sido satisfactoria.

Datos técnicos de la quema de reducción:
Fecha: 24de Octubre
Horno: De gas L.P. de 0.03 m3
Condiciones de la quema: Temperatura máxima con pirómetro: 1210 ∞C
Duración: 12 horas, 15 minutos



Cono #7 Cono #8 Cono #9.
a las 6:00 a las 10:00 a las 11:30

Figura 5.
Estado de los conos pirométricos

2.3.4 Después de la quema

Las observaciones que podemos realizar con respecto a los cambios que las barras de prueba sufrieron después de la quema son:

a) Contracción total después de la quema:
Durante la quema, los restos de agua y otras sustancias en la arcilla cruda se desprenden con lo que las piezas sufren una contracción final. El método para conocer el porcentaje de contracción que las barras de prueba sufrieron después de la quema es el mismo que cuando medimos la contracción en el estado seco. Para un ceramista es importante conocer la contracción total que la arcilla que utiliza sufrirá ya que en ocasiones se desea obtener una pieza de un tamaño en particular y si no se tiene en cuenta este factor, las piezas que realice serán más pequeñas que lo esperado.
Un porcentaje de contracción ideal es de alrededor del 10%, esta es la contracción que presenta nuestra arcilla estándar, la pasta de torno.



b) Refractariedad por deformación:
La refractariedad se refiere a la capacidad que tiene un material para soportar las altas temperaturas. Un material más refractario es aquel que soporta una mayor temperatura sin fundirse o incluso sin deformarse. Un buen ejemplo de un material refractario son las placas refractarias que se utilizan para la carga del horno, estas son capaces de soportar las altas temperaturas sin deformarse incluso cuando soportan el peso de las piezas de cerámica.
Para conocer el grado de refractariedad por deformación, colocamos una de las dos barras de cada ambiente de quema sobre pequeños soportes colocados en cada extremo de dicha barra. Así, la deformación se manifestó con un colgamiento en el centro de las barras, y el mayor grado de deformación en los materiales, nos habló de un menor grado de refractariedad. Por lo general se considera que las arcillas primarias (por lo general formadas de partículas grandes y poco contaminadas) son altamente refractarias , mientras que las arcillas secundarias tienden a presentar mayor deformación y por lo tanto menor refractariedad.

c) Vitrificación por absorción:
Se considera que una pieza cerámica bien vitrificada es de mayor calidad ya que se siente más dura, no permite la filtración de agua y genera un sonido más agudo y brillante que una pieza que no vitrificó bien. Es por esto relevante para un ceramista conocer el grado de vitrificación que su arcilla alcanza a la temperatura que maneja. Pudimos conocer el mismo colocando una gota de agua en cada una de nuestras barras de prueba, así, aquellas que absorbieron el agua más rápidamente vitrificaron menos que las que no permitieron que el agua permeara en ellas.
d) Vitrificación por sonido:
Esta es otra forma de conocer el grado de vitrificación que las arcillas presentan; como se mencionó hace un momento, una pieza mejor vitrificada genera un sonido más agudo y brillante. Así, golpeando suavemente de manera que generemos sonido con nuestras barras podemos clasificar el grado de vitrificación por sonido que las mismas alcanzaron. Es posible que sea más fácil conocer el grado de vitrificación por medio del método de la absorción ya que puede resultar complicado recordar y ordenar los sonidos producidos por los nueve materiales, sin embargo es importante saber que a mayor vitrificación el sonido será más claro y brillante.

e) Color después de la quema:
El cambio de color que se produce luego de la quema nos habla de los materiales ajenos que se encontraban en dicha arcilla. Generalmente, una arcilla contaminada de sustancias metálicas, quema en colores. Por el contrario, cuando una arcilla presenta materia orgánica en su composición, presentará un color oscuro antes de la quema y lo perderá después, quemando en blanco.


3. Resultados

A continuación se presentarán los resultados de la observación de los nueve materiales en cada uno de los tres estados. Dichos resultados se presentan en tablas que facilitan realizar comparaciones entre los mismos, así como los comentarios pertinentes.

3.1.1 Comentarios acerca de las observaciones en el estado húmedo

No necesariamente lo más plástico es lo más cómodo para trabajar. Demasiada plasticidad puede tornarse pegajosa e incómoda al manejo. Este fue el caso de la Bentonita, a la cual calificamos de nula plasticidad por causa de su excesiva chiclosidad.
En promedio, podemos decir que las arcillas secundarias mostraron mejor plasticidad que las primarias, sin embargo, el caolín E.P.K. (caolín plástico) mostró una plasticidad aceptable. Con respecto a los Barros de Metepec, el negro mostró mayor plasticidad que el rojo y la mejor plasticidad del conjunto total, debido quizá, a la presencia de materia orgánica.


3.2 Resultados en estado seco

Material Porcentaje de contracción Dureza mecánica por rompimiento
Deformación por manipulación


3.2.1 Comentarios acerca de las observaciones en el estado seco

Como pudimos observar, normalmente las arcillas secundarias encogen más que las arcillas primarias. El caso del caolín E.P.K. es extraordinario, ya que siendo un caolín plástico, demuestra a su vez un encogimiento similar al de las arcillas secundarias.
También pudimos observar que los barros levigados mostraron un encogimiento mayor que los barros originales. Esto se debe a que el barro levigado, al tener menos arena, tiene un promedio mayor de partículas finas; estas requieren mayor cantidad de agua para hidratarse y alcanzar la consistencia apropiada que, luego de la evaporación, se manifiesta en un mayor encogimiento.
En cuanto a la dureza en estado seco, nos llamó la atención la fragilidad del caolín cerámico debida a que sus partículas son relativamente grandes. Una arcilla con partículas grandes tendrá menor punto de contacto entre ellas, y considerable blandura. Lo mismo sucede con los barros originales que, a causa de la presencia de arena, presentan menor punto de contacto entre sus partículas que el barro levigado.


3.3.1 Comentarios acerca de las observaciones de la quema de reducción

Encontramos relación entre el cambio de color y el grado de refractariedad. Como hemos visto, lo que da color a las arcillas es cierta sustancia metálica (normalmente hierro o manganeso) y ésta sustancia empeora la refractariedad de las arcillas ya que durante la quema se funde. De igual forma, el caolín cerámico –arcilla que quema en blanco- demostró ser altamente refractaria.



3.4.1 Comentarios acerca de las observaciones de la quema de oxidación

En ambas quemas observamos que existe una relación entre el grado de vitrificación y el de refractariedad de las muestras de prueba; ya que, como observamos, los materiales que vitrifican más muestra también menor refractariedad y mayor deformación.

4. Conclusión
Ahora conocemos bien a bien cada una de las características de los materiales que analizamos en este estudio, más allá de los datos generales que podemos encontrar en libros y artículos. Esto es importante porque hemos experimentado directamente con ellos y con las condiciones de trabajo que nos son accesibles.
También podemos profundizar y encontrar relaciones entre los datos que obtuvimos concluyendo, por ejemplo, que las arcillas primarias (teniendo en cuenta que el caolín E.P.K. resultó ser un caso excepcional) son más puras –o menos contaminadas por materia orgánica y sustancias metálicas-, más refractarias, pero menos maleables en crudo, y que casi no manifiestan cambio de color en las quemas.
Por el contrario, -y principalmente en el caso de los barros- las arcillas secundarias presentaron buena plasticidad pero pobre refractariedad y mucho encogimiento.