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Apuntes: HORNOS: Resumen de Características, combustibles, temperatura...

Por Daniel B. Verniers

Apuntes Taller de Hornos
Plottier, junio 2018

Resumen de las características principales de los hornos para cerámica

  • partes del horno

  • tipos de horno

  • tipos de combustible

  • procesos químicos

  • transformaciones durante la cocción

  • medición de la temperatura

QUE ES UN HORNO?

Un horno es un compartimento cerrado que tiene la capacidad de retener el calor que se genera en su interior.

Son una parte esencial para la elaboración de cerámica, sin cocción de la arcilla no hay cerámica.

- Tiene chimenea o tiraje, por donde salen los vapores y gases que se queman en la combustión.

- Tiene una o varias bocas o puertas por donde se introducen los elementos que se quieren hornear, las que posteriormente se tapan o se cierran.

- Puede tener una boca de alimentación por donde se introduce el combustible (hornos de leña) o varios orificios más pequeños (por donde entra la llama de los quemadores de gas) o puede no tener boca cuando los hornos son eléctricos.

- puede tener pirómetro (aparato de medición de temperatura)

PARTES DEL HORNO

En cuanto al horno como espacio para la cocción podemos separar tres zonas en la mayor parte de los hornos: la cámara de combustión, la cámara de cocción y la chimenea.

TIPOS DE HORNO

Las primeras formas de cocinar la cerámica fue con fuego abierto y con pozos poco profundos.

Un aspecto formal importante es el que define la circulación del aire dentro del horno: los hornos pueden ser de tiro superior, de tiro cruzado, o de tiro invertido.

En los de tiro superior o directo el aire circula simplemente desde la cámara de combustión, abajo, hacia la salida en la parte superior del horno. El mas conocido es el llamado horno botella

En los hornos de tiro cruzado, el aire recorre la cerámica en sentido aproximadamente horizontal desde un extremo del horno, donde se produce la combustión, hasta el otro, donde se encuentra la boca de la chimenea. Ejemplo: horno anagama

Por último, encontramos los hornos de tiro invertido o indirecto, en los cuales el recorrido del aire primero sube desde la cámara de combustión para después bajar mientras atraviesa los cacharros y salir por debajo de estos hacia la chimenea. Esta clase de hornos está muy ampliamente difundido entre los ceramistas de estudio modernos y suele ser el tipo preferido para hornos de mampostería de tamaño pequeño a mediano y cocciones de leña.


(grafico extraído del libro "Análisis y descripción gráfica del funcionamiento de los hornos cerámicos")


TIPOS DE COMBUSTIBLE

Eléctricos: con resistencias eléctricas, las cuales se encuentran distribuidas uniformemente entre las paredes, el techo y el piso del mismo.

Hornos de combustión:

  • 1. Hornos a gas. (de red o envasado)
  • 2. Hornos de leña.
  • 3. Carbón
  • 4. Petróleo (fuel oil)

TIPOS DE COCCION

Por el tipo de atmósfera pueden ser: oxidante o reductora

Por la temperatura alcanzada: alta o baja

PROCESOS QUIMICOS

Alrededor de 100ºC, la cerámica acaba de secarse por la evaporación del agua de plasticidad. Describiremos a continuación los fenómenos que se van sucediendo, según aumenta la temperatura. Hay que remarcar que estos fenómenos son de naturaleza estadística y se dan ciertas diferencias dependiendo de las materias primas, por lo que algunas temperaturas solo pueden interpretarse como referencias aproximadas.

El siguiente fenómeno también tiene que ver con el agua y es la transformación irreversible que se da en los materiales cerámicos cuando pierden el agua de constitución o agua química, transformación que sucede alrededor de 600ºC. Por tanto, en torno a los 100ºC y 600ºC se produce en el interior del horno una gran cantidad de vapor de agua que sale por la chimenea.

Otro fenómeno destacable es la descomposición y posterior combustión de la materia orgánica presente en la cerámica. La descomposición comienza alrededor de 200ºC pero la combustión del carbón procedente de dicha descomposición no alcanza su clímax hasta, aproximadamente, 800ºC. El tercer aspecto importante a tener en cuenta es la inversión del cuarzo (de alfa a beta) que ocurre a 573ºC e implica cierta dilatación del cuarzo presente en la pasta al calentarse, y contracción al enfriarse.

TRANSFORMACIONES DURANTE LA COCCIÓN

FASE DE AUMENTO DE LA TEMPERATURA (los números de los diferentes procesos se corresponden con los del esquema de la curva de cocción)

  • 1. 100ºC. Pérdida del agua de los poros.
  • 2. 200-225ºC. La cristobalita α se transforma en ß (expansión del 3%)
  • 3. 350-650ºC. Combustión de la materia orgánica
  • 4. 425-510ºC. Disociación de la pirita (emisión de gases)
  • 5. 450 y 650ºC. Pérdida del agua química (irreversible) Cambio cerámico
  • 6. 573ºC. Transformación del cuarzo α en ß (expansión del 1%)
  • 7. 800-950ºC. Descomposición de los carbonatos y sulfatos (emisión de gases)
  • 8. 700-900ºC. Disociación del meta caolín en alúmina (cúbica) y SiO2
  • 9. A partir de 800ºC. Fusión parcial. Los óxidos fundentes empiezan a fundirse y facilitan la fusión del sílice. Contracción.
  • 10. 900-1000ºC. Transformación de la alúmina (octaédrica).
  • 11. 1000ºC. En las cocciones muy lentas se puede formar tridimita.
  • 12. >1000ºC los silicatos se enriquecen en alúmina y se transforman en MULLITA (Al2O3.2SiO2) que cristaliza en forma de agujas.
  • 13. 1100ºC empieza a reducirse el oxido férrico (totalmente a 1230ºC) y se libera O2
  • 14. 1150ºC Se empieza a formar cristobalita a partir de la sílice libre

FASE DE DESCENSO DE LA TEMPERATURA

  • 1. 1300ºC-1000ºC. El cuerpo es termoplástico. Si el enfriamiento es lento se pueden formar más cristales de cristobalita.
  • 2. de 650ºC a 600ºC se solidifican los barnices de gres y porcelana
  • 3. 500ºC a 400ºC se solidifican los barnices de baja temperatura
  • 4. 573ºC. El cuarzo ß revierte a α con una contracción del 1 al 2%. El paso por esta temperatura debe ser lento y la atmósfera del horno uniforme para evitar la aparición de grietas causadas por una contracción irregular que produce tensiones.
  • 5. de 250 a 200ºC la cristobalita ß revierte a α con una contracción del 3%.

MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA

Se hace fundamentalmente con pirómetros (termopar o termocupla) y con conos pirométricos, pequeñas pirámides realizadas en materiales cerámicos que se funden y doblan a determinada temperatura.

En la tabla de la derecha se puede ver el número de cono, junto a la temperatura de fusión del mismo (por ejemplo el cono 07 madura a 976 grados centígrados). Esta tabla es con maduración a 60 grados por hora para conos marca Orton, los conos Seger varían ligeramente.

BIBILIOGRAFÍA

Análisis y descripción gráfica del funcionamiento de los hornos cerámicos. Escuela de Arte Francisco Alcántara- España, 2015

Hornos para ceramistas. Daniel Rhodes, Editorial CEAC. España, 1999

http://arteceramico.com.ar/apuntes_hornos.htm

http://arteprecolombino.com.ar/

 
Arte Cerámico // Avellaneda - Buenos Aires, Argentina -- http://www.arteceramico.com.ar/

 

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