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MATERIALES CERÁMICOS

David Álvarez Vegas

Created on November 13, 2023

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Transcript

MATERIALES CERÁMICOS

DE LEONARDO, JUAN, ETHAN Y DAVID

Introducción

Definición

Estado natural, obtención y transformación

Compuestos más comunes

Propiedades más relevantes

ÍNDICE

Modificación de propiedades

Aplicaciones características

Nuevos materiales

Impacto ambiental

Procedimientos de reciclaje

Conclusión

INTRODUCCIÓN

Los materiales cerámicas, con su larga historia y versatilidad en aplicaciones modernas, son materiales que merecen nuestra atención. En esta presentación, explicaremos las propiedades únicas y diversas aplicaciones de los materiales cerámicos, desde su uso en la antigüedad hasta las innovadoras tecnologías actuales.

DEFINICIÓN

Los materiales cerámicos son compuestos inorgánicos que combinan elementos metálicos y no metálicos mediante enlaces iónico-covalentes. Pueden tener una estructura cristalina o amorfa y destacan por su resistencia a altas temperaturas, dureza, resistencia a la corrosión y aislamiento eléctrico. Los materiales cerámicos encuentran aplicaciones diversas, desde utensilios de cocina hasta tecnologías avanzadas como chips semiconductores. Su uso perdurable a lo largo de la historia demuestra que son una de las tecnologías de materiales más antiguas.

ESTADO NATURAL

Los materiales cerámicos se encuentran en la naturaleza en forma de minerales y arcillas. Estos minerales se extraen de yacimientos naturales en todo el mundo. Las arcillas se componen de minerales como la caolinita y la illita. En su estado natural, estos materiales suelen ser no metálicos, duros y quebradizos, lo que los hace adecuados para su transformación en productos cerámicos.

OBTENCIÓN

La obtención de materiales cerámicos implica la extracción y el procesamiento de la materia prima. Esta se extrae de canteras o minas, y luego se somete a udiferentes procesos para obtener un polvo fino. Este polvo se suele mezclar con aditivos para controlar la composición y las propiedades del material final. La mezcla se moldea en la forma deseada dependiendo de la aplicación y se someten a un proceso de secado para eliminar la humedad.

TRANSFORMACIÓN

Se lleva a cabo mediante la cocción en hornos a altas temperaturas. Este proceso se llama sinterización. La sinterización , elimina cualquier humedad residual y confiere dureza y resistencia al producto final. Los productos cerámicos pueden someterse a procesos adicionales, como pulido, esmaltado o mecanizado.

COMPUESTOS MÁS COMUNES

Algunos de los materiales cerámicos más comunes son: Arcilla Loza Porcelana Gres Vídrio Cemento Hormigón

ARCILLA

Es el material más utilizado en la fabricación de otros materiales cerámicos. Está formada por silicatos de aluminio hidratados. Se vuelve plástica al mezclarla con agua. Su aplicación principal es la construcción, aunque también se usa en la alfarería y la agricultura.

LOZA

Está formada principalmente por arcilla y otros minerales. Se caracteriza por su dureza y resistencia. Se recubre de barniz o esmalte. Su principal uso es la creación de vajillas, platos y tazas o azulejos.

PORCELANA

Su composición incluye caolín, feldespato, sometidos a altas temperaturas durante el proceso de cocción. Gran capacidad para conservar el calor. Su principal función es la fabricación de vajillas de alta calidad, objetos de arte y esculturas.

GRES

Se forma a partir de arcilla plástica y arena de cuarzo y se cuece a temperaturas muy elevadas. Es una superficie impermeable y endurecida. Buena resistencia al desgaste. Se utiliza en pavimentos y revestimientos cerámicos en aplicaciones arquitectónicas.

VÍDRIO

Está compuesto principalemetnte por arena de sílice y sodio y caliza. Es transparente, brillante y fragil. No es dúctil ni maleable. No soporta esfuerzos de tracción y una vez alcanzado el límite de resistencia se rompe. No es poroso, y es higiénico. Tiene gran cantidad de usos. Si se trata el vidrio mediante un tratamiento térmico, se pueden obtener materiales vitrocerámicos.

CEMENTO

Es una mezcla de caliza y arcilla, triturada y cocida. Al entrar en contacto con el agua, resulta en un material resistente y duradero. Se utiliza fundamentalmente para la construcción. Exige un gran gasto energético y la emisión de CO es muy elevada.

HORMIGÓN

Es una mezcla de arena, agua, grava y cemento. También se le conoce como concreto. Es muy resistente a los esfuerzos de compresión, pero no a los de tracción, y tiene gran durabilidad. Si se le incorpora barras de acero para mejorar la resistencia a la flexión y tracción, se llama hormigón armado. Su principal uso es la construcción de infraestructuras.

PROPIEDADES MÁS RELEVANTES

Las propiedades de los materiales cerámicos que vamos a explicar son: Propiedades físicas Propiedades químicas Propiedades mecánicas Propiedades eléctricas Propiedades ópticas

PROPIEDADES FÍSICAS

Alta dureza (armadura cerámica) Frágiles tras la cocción Dúctiles antes de la cocción Altos puntos de fusión Pueden tomar infinitas formas y tamaños.

Armadura de carburo de silicato

PROPIEDADES QUÍMICAS

En su mayoría biocompatibles Aislantes debido a su falta de electrones conductores Muy estables químicamente Alta resistencia a muchos agentes químicos corrosivos

Prótesis biocompatible

PROPIEDADES MECÁNICAS

Se fracturan antes de deformarse. Los porosos tienen menor tenacidad y resistencia Sus fallas son catastróficas y no dúctiles Alta resistencia a la compresión Baja resistencia al resto de esfuerzos

PROPIEDADES ELÉCTRICAS

Algunos son semiconductores, como el óxido de zinc Se pueden formar semiconductores a base de estos Una mayoría presentan el efecto piezoeléctrico No magnéticos

Varistor de óxido de zinc

PROPIEDADES ÓPTICAS

Hay opacos, translúcidos y transparentes Superficie reflectante si han sido vitrificados Usados antiguamente para contener plasma en lámparas de vapor de sodio

Lámpara de vapor de sodio

MODIFICACIONES DE PROPIEDADES

En la actualidad buscan que los materiales cerámicos sean mejores a base de modificar sus propiedades Ejemplos de materiales que se pueden modificar: Arcilla y gres

ARCILLA MODIFICADA POR PROPIEDADES

Añadir cloruro de sodio mejora el secado (menos probabilidad de que aparezcan fisuras al terminar con el producto) Añadir caliza molida disminuye las dilataciones por la humedad durante la fabricación Añadir Cal endurece la arcilla al ser deformada por el clima

GRES PORCELÁNICO

Se caracteriza por elevada resistencia a la abrasión Material muy resistente al clima,antideslizante y compacto Más resistente que el gres normal Mucho más difícil de emplear que el gres normal

APLICACIONES DE LOS MATERIALES CERÁMICOS

EN LA VIDA DIÁRIA EN LA INDUSTRIA ELECTRÓNICA EN LA CONSTRUCCIÓN

USO EN LA VIDA DIARIA

Los materiales cerámicos sirven para hacer platos Cualquier cosa relacionada con la alfarería como las vasijas Sirven para hacer envases herméticos para almacenar

USO EN LA INDUSTRIA ELECTRÓNICA

Los materiales forman parte de objetos como: teléfonos, computadoras, televisores, dispositivos médicos y la electrónica automotriz gracias a su composición (algunos materiales cerámicos son conductores, aislantes o semiconductores) También se usa para fabricar bujías,piezas protectoras para cables,empaques herméticos y tubos de arco cerámico

USO EN LA CONSTRUCCIÓN

Se usa el ladrillo,cemento y el vidrio (los más comunes) para la construcciones como por ejemplo: casas, edificios, puentes, túneles y presas La arcilla juega un papel importante al hacer ladrillos, tejas, terracota, losas y cubiertas

NUEVOS MATERIALES CERÁMICOS

Hay varios tipos de materiales cerámicos (carburos,nitruros y óxidos) Carburos: Carburo de silicio (SIC) Nitruros: Nitruro de boro (BN) Óxidos: alúmina (Al2O3)

CARBURO DE SILICIO

Material completamente duro casi comparable al diamante Es una aleación sólida Tiene propiedades conductoras (semiconductor) y refractarias (resiste a las altas temperaturas) Puede ser usado para hacer: Diodos,transistores,supresores o para hacer parte de los microondas

NITRURO DE BORO

Presenta una dureza menor a la del diamante Propiedades aislantes (electricidad) y conductoras (calor) Es utilizado como abrasivo para el mecanizado de materiales con gran dureza Es utilizado como catalizador y en joyería y cristalería (elemento de abrasión de diamantes)

ALÚMINA

Más duro que el aluminio Componente más importante en la arcilla y los esmaltes Tiene propiedades aislantes (termicas y electricas) Varios usos. Ejemplos: Revestimiento para evitar la oxidación de los ánodos de carbono Utilizada en el secado de aire comprimido

IMPACTO AMBIENTAL DERIVADO DE LA OBTENCIÓN Y TRANSFORMACIÓN DE LOS MATERIALES

Extracción de materias primas Consumo de energía Emisiones de gases y partículas Generación de residuos Uso de agua Prácticas sostenibles

EXTRACCIÓN DE MATERIAS PRIMAS

Degradación del paisaje y pérdida de biodiversidad. Contaminación del suelo y agua.

CONSUMO DE ENERGÍA

Altos consumos durante la cocción y vitrificación. Contribución a la huella de carbono.

EMISIONES DE GASES Y PARTÍCULAS

Dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno y dióxido de azufre. Impacto en la calidad del aire y la salud humana.

GENERACIÓN DE RESIDUOS

Desperdicio de materiales y subproductos de fabricación. Contaminación del suelo y agua.

USO DE AGUA

Dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno y dióxido de azufre. Impacto en la calidad del aire y la salud humana.

PRÁCTICAS SOSTENIBLES

Uso de energías renovables y optimización de procesos. Reciclaje de residuos y subproductos para reducir desechos.

PROCEDIMIENTOS DE RECICLAJE DE MATERIALES CERÁMICOS

INTRODUCCION AL RECICLAJE DE LA CERÁMICA

Beneficios ambientales y sostenibilidad. Reducción de la demanda de materias primas vírgenes.

RECOLECIÓN Y CLASIFICACIÓN

Recolección de desechos cerámicos postconsumo y posindustrial. Clasificación según el tipo de cerámica y su composición.

TRITURACIÓN Y MOLIENDA

Proceso de reducción de tamaño de los desechos cerámicos. Preparación de los materiales para su reutilización en la producción.

MEZCLA Y CONFORMADO

Mezcla de materiales cerámicos reciclados con nuevos componentes. Conformado de nuevos productos cerámicos.

PROCESO DE COCCIÓN

Ajustes en los parámetros de cocción para el reciclaje. Reducción del consumo de energía durante la cocción.

IMPORTANCIA DEL RECICLAJE DE CERÁMICA

Reducción de la cantidad de residuos en vertederos. Contribución a la economía circular y al desarrollo sostenible.

CONCLUSIÓN

Propiedades diversas: físicas, químicas, mecánicas, eléctricas, magnéticas y ópticas. Aplicaciones variadas en industria y desarrollo. Procesos de obtención y transformación: impacto ambiental. Necesidad de reciclaje efectivo para sostenibilidad. Balance entre Innovación y Sostenibilidad. Buscar el equilibrio entre mejora continua y responsabilidad ambiental.

FINAL DE LA PRESENTACIÓN

¡GRACIAS POR SU ATENCIÓN!

¿ALGUNA PREGUNTA?

BIBLIOGRAFÍA

https://aulavirtual33.educa.madrid.org/ies.antoniolopez.trescantos/pluginfile.php/42423/mod_resource/content/1/UD%20Materiales%201%C2%BA.pdf <----- LIBRO APUNTES CLASE https://es.wikipedia.org/wiki/Material_cer%C3%A1mico https://www.steelceram.com/caracteristicas-de-los-materiales-ceramicos/ https://www.hispalyt.es/es/ceramica-para-construir/proceso-de-fabricacion https://es.wikipedia.org/wiki/Porcelana https://es.wikipedia.org/wiki/Concreto https://es.wikipedia.org/wiki/Loza https://es.wikipedia.org/wiki/Arcilla

BIBLIOGRAFÍA

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BIBLIOGRAFÍA

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BIBLIOGRAFÍA

https://pelandintecno.blogspot.com/2013/02/materiales-ceramicos-propiedades.html https://www.zschimmer-schwarz.es/noticias/propiedades-fisicas-y-quimicas-de-la-ceramica/ https://www.oposinet.com/temario-de-fabricacion-mecanica-secundaria/temario-1-fabricacion-mecanica/tema-28-materiales-cermicos-y-vtreos-clasificacin-propiedades-y-aplicaciones-formas-comerciales/

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