Estudio de las propiedades mecánicas de pavimentos cerámicos en crudo

Abstract

Uno de los problemas que tiene la industria de pavimentos cerámicos es la rotura de piezas en la línea de producción. Una mejora en la resistencia mecánica de las piezas crudas permitiría una reducción de gastos y de materia prima, con el consi-guiente aumento de producción a un menor coste, lo cual beneficiaría tanto a la industria como al consumidor final. Por tanto, la evaluación de la resistencia mecánica de piezas crudas a partir de una población estadísticamente significativa es una tarea que contribuye a predecir la posible rotura frente a tensiones. Se han analizado dos tipos de pavimentos, gres rojo y gres blanco, y un soporte de revestimiento. Se ha estudiado el efecto de la presión de conformado de la pieza en la resis-tencia, observándose distinto comportamiento en función del tipo de pasta empleado. Los resultados se han interpretado utilizando el análisis estadístico de Weibull, determinando los módulos de Weibull de cada material en crudo. Palabras clave: baldosas, resistencia mecánica, módulo de Weibull Mechanical strengh of industrial green ceramic tiles. Ceramic tiles often experiment failure along the production line. Increasing the mechanical resistance of the green tiles would bring a reduction in raw materials waste and therefore a lowering of cost. This would be, of course, beneficial for the producer as well as the final consumer. In this sense the statistical evaluation of the strength of the green tiles can be an interesting starting point. In the present work, two types of stonewares and one wall tile have been tested. Samples were machined from green tiles, from different areas, and for different forming pressures. Possible effects between these factors and the strengths have been discussed. Estimation of the Weibull modulus for each material has been done. 1. INTRODUCCIÓN El sector cerámico en España es uno de los más importantes y dinámicos del país, con una gran vocación exportadora y muy competitivo, significando un 15% de la producción mun-dial [1]. Esto se ha debido al importante esfuerzo inversor realizado por las empresas españolas, sobre todo en equipa-miento, incorporando las tecnologías últimas y más avanza-das, así como la apuesta realizada en favor de productos y procesos diferenciados, como serían la fabricación de grandes formatos o la monococción [1]. A pesar de la favorable situa-ción de la industria española, está aumentando la competen-cia de países como China, Brasil, Turquía, Taiwan, Indonesia y Tailandia. Dicha competencia esta basada en la abundancia de materias primas y el abaratamiento de la mano de obra, lo que permite a las empresas localizadas en estos países una gran producción a bajo coste [2]. En un estudio de la empresa QPT-Consulting, realizado a nivel mundial en el sector cerámico [3], se indica que las bajas y roturas ocasionadas en la línea de producción son responsa-bles de aproximadamente un 40% del total de costes, por lo que cualquier mejora en este campo supondría una reducción de dichos costes. La mejora de la resistencia mecánica permi-tiría fabricar productos de menor espesor, con el correspon-diente ahorro de materia prima por metro cuadrado y la consiguiente reducción de peso del producto final, que dismi-nuiría los costes asociados al transporte. Para poder mejorar la resistencia mecánica de piezas crudas, es necesario determinar el valor de esta resistencia y los principales factores que influyen en ella. En este trabajo, se presentan los resul-tados de resistencia mecánica de muestras crudas obtenidos para los distintos tipos de pasta: gres rojo, gres blanco y porosa; anali-zándose el efecto de la presión de conformado de la pieza y la homogeneidad de la misma. Para el estudio de la resistencia mecá-nica se ha utilizado el análisis estadístico de Weibull (Anexo I). 2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. Se han utilizado barras prismáticas de 10x3x0.8 cm mecani-zadas de diferentes zonas de la baldosa, como se muestra en la figura 1. Las resistencia mecánica (σ F) de las probetas se midió mediante flexión en tres puntos, con una distancia entre apo-yos de 8 cm, usando un plasticímetro MP2 (desarrollado por el ITC y Promotest) para medir la carga máxima soportada. La resistencia se calculo según la expresión (1): donde P max es la carga máxima de rotura, b y d la anchura y el espesor de las barras, respectivamente; y L la distancia entre apo-yos. Se utilizaron muestras conformadas a distintas presiones: 185, 210 y 235 bares para la pasta roja y la pasta porosa; y 220, 250 y 280 bares para la pasta blanca.