Algunos aspectos tecnológicos de la fabricación de ladrillos

A. GARCIA VERDUCH L. DEL OLMO GUILLEN Instituto de Cerámica y Vidrio Arganda del Rey (Madrid)

RESUMEN

En el presente artículo se revisan algunos problemas generales de la industria de materiales cerámicos de construcción, y al mismo tiempo se señalan las tendencias que en el momento actual parecen predominar en dicha industria.

Después de algunas observaciones acerca de los procesos básicos de fabricación, se analizan las propiedades de color y textura desde el punto de vista de producción y mercados. También se dedica alguna atención a los problemas de transporte en esta industria.

Bajo la denominación de materiales especiales se describen los áridos ligeros de arcilla y los granulos usados en la producción de materiales asfálticos de cobertura.

Por último, se sugieren las líneas generales de investigación que debe seguir !a industria de materiales cerámicos de construcción para asegurar sus mercados frente a los productos competidores.

In the present article some general problems and tendencies of the ceramic building materials industry are rewied.

After some observations on the basic process of manufacture, the properties of colour and texture are analyzed from the points of view of production and market demand. Some attention has also been paid to the problems of transportation in said industry.

The clay lightweight aggregates and the roofing granules are described under the denomination of special materials.

Finally, a few general lines of research are suggested that sould be followed by the industry of ceramic building materials, in orden to defend their market position against competitive products. SUMMARY

Dans le présent article on révise quelques problèmes généraux de l'industrie des matériaux céramiques de construction, et en même temps on signale les tendances qui actuellement semblent prédominer dans la dite industrie.

Après quelques observations au sujet des opérations basiques de fabrication, on analyse les propriétés de couleur et texture au point de vue production et marchés. On consacre également quelque attention aux problèmes de transport dans cette industrie.

Sous la dénomination de matériaux spéciaux se décrivent les produits d'argile expansée et les granules usés dans la production des matériaux en asphalte de couverture.

Finalement, on suggère les lignes générales d'investigation que doit suivre l'industrie de matériaux céramiques de construction pour assurer ses marchés face aux produits

RÉSUMÉ concurrents.

Im vorliegenden Artikel werden einige allgemeine Probleme der Industrie für keramische Baumateriale erörter und zur gleichen Zeit werden die Tendenzen angezeigt, die augenblicklich in der besagten Industrie vorzuherrschen scheinen.

Nach einigen Betrachtungen über die grundsätzlichen Herstellungsvorgänge werden die Färb— und Textur, eigenschaften sowie vom Gesichtspunkt der Produktion als auch des Marktes analysiert. Auch den in dieser Industrie bestehenden Transportproblemen wird einige Aufmerksamkeit geschenkt.

Unter der Bezeichnung Spezialmateriale werden die leichten Tonzuschläge und die Körner beschrieben, die in der Herstellung von Deckasphaltmaterialen angewand werden.

Zum Schluss werden die allgemeinen Linien der Forschung vorgeschlagen, die von der Industrie für keramische Baumateriale unternommen werden müssen, um sich in Verteidigung gegen die Konkurrenzerzeugnisse auf dem Markt erhalten zu können. ZUSAMMENFASSUNG

1. INTRODUCCIÓN

Antiguamente solía decirse que para iniciar la producción de tejas o ladrillos, lo único que hacía falta era una azada, veinte duros y una muía. Con

el debido respeto hacia los millares de benemé­ritas industrias familiares montadas sobre estos principios, que aún subsisten en nuestros días, hemos de notar que la presente producción de materiales cerámicos de construcción ha adqui-

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rido ya el rango de industria moderna, y se halla en un grado de avance muy superior al que adqui­rió durante el desarrollo de la revolución industrial en las últimas décadas del siglo pasado y prime­ras del presente.

No es nuestro propósito el trazar un bosquejo de la evolución y perfeccionamiento de los distin­tos procesos de integran la fabricación de los materiales cerámicos de construcción. Estamos seguros de que la narración de sus orígenes nos ofrecería un magnífico anecdotario y una variada selección de vidas ejemplares en el progreso in­dustrial, pero preferimos limitar nuestro espacio a señalar algunos puntos salientes en el estado ac­tual de esta industria.

2. MATERIAS PRIMAS Y MEZCLADO

Si hubiésemos de elegir el problema más agudo de este tipo de industria nos decidiríamos sin duda por la variabilidad en la composición y natura­leza de las materias primas empleadas. Este es un tropiezo que, en general, encuentran todas las in­dustrias, pero en el caso de la industria de la ar­cilla, en que la limitación impuesta por los precios de venta hace impracticable una preparación labo­riosa de las materias primas, el problema se hace más acusado. A propósito de esto, comentaba con humor un industrial norteamericano: "A pesar de todo tenemos suerte, pues aparte de las variacio­nes de composición que se observan a lo largo de cada jornada, no podemos esperar más de trescien­tas sesenta y cinco variaciones importantes al año". Sin temor a exagerar podríamos decir que el 95 % de los quebraderos de cabeza del ladrillero tienen su origen en la cantera.

Los efectos de las variaciones de composición pueden solamente mitigarse con un control rigu­roso de la arcilla, dirigiendo especial atención ha­cia minerales accesorios tales como piritas, yeso, calcita, dolomita, etc. y materia orgánica.

La variación de contenido en minerales acceso­rios y materia orgánica puede ocasionar grandes cambios en la calidad del producto final si no se reajustan adecuadamente las condiciones de coc­ción de las piezas (atmósfera y programa térmico).

El tiempo, la temperatura y la atmósfera requeri­dos para lograr la oxidación de la materia orgánica y de algunos minerales, y la descomposición o re­acción de otros, como sulfates y carbonates, han de fijarse de acuerdo con los relativos contenidos de dichas sustancias accesorias y con las condi­ciones geométricas de las piezas y del apilamiento de las mismas dentro del horno. Ya son bien cono­cidos los efectos, a veces desastrosos, que se ob­tienen cuando se alcanza la temperatura máxima

de cocción en un tiempo insuficiente para que las reacciones de maduración de las piezas se desarro­llen completamente.

El conocimiento del contenido en sustancias no arcillosas nos puede orientar también acerca de las curas que, por adición u otros métodos, es conve­niente hacer para evitar en lo posible efectos tales como eflorescencia, obscurecimiento del interior de los ladrillos, aparición de colores extraños en la superficie, etc.

No debe pasarse por alto que tras una produc­ción deficiente pueden ocultarse males tan traido­res como la eflorescencia en todas sus modalidades y el hinchamiento en servicio. Estos son defectos que no ve el que vende el ladrillo. Los ve el que lo compra después de un largo tiempo, pero no sufi­cientemente largo para olvidar dónde lo compró.

Cuando se van a utilizar métodos de extrusión o prensado para la fabricación de las piezas, se hace también indispensable una cuidadosa determina­ción del contenido inicial de agua de la arcilla, a fin de poder ajusfar adecuadamente el contenido final de humedad de la pasta. Pequeñas variaciones en la humedad de la pasta de extrusión pueden alterar seriamente las condiciones de trabajo de la má­quina por variación de la fricción y resistencia al flujo, así como también algunas propiedades im­portantes de las piezas moldeadas, como son con­tracción y textura. Si se trabaja con extrusión a va­cío, es también esencial mantener el mismo grado de deaireación.

Como después comentaremos, existe la tenden­cia a utilizar para la extrusión menores contenidos de humedad (con o sin adición de aglomerantes y lubricantes) y máquinas más potentes. Evidente­mente, al disminuir el contenido total de agua de la pasta, se hace necesario un control más estrecho de la humedad, lo cual lleva anejo el diseño de sistemas más exactos de dosificación.

La operación de mezclado del agua con la arcilla tiene más importancia de lo que en general se su­pone, ya que incluye, por una parte, el concepto de dosificación y, por otra, el concepto de adecuada distribución del agua en la masa arcillosa. La adi­ción del agua a la arcilla no es —por supuesto— una operación tan sencilla como echar agua en un vaso vacío. La experiencia ganada en un fábrica durante las operaciones de moldeo y secado, acon­seja que la masa deba tener un determinado grado de humedad para ser moldeada. Ahora bien, la arci­lla que viene de la cantera no está seca, y el grado de humedad que contiene varía de unos días a otros según las condiciones meteorológicas y según se hayan realizado las operaciones de extracción, transporte y almacenaje. La cantidad de agua a añadir para alcanzar el grado de humedad deseado

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depende del contenido de humedad que inicialmen-te posee la arcilla. Vemos, pues, lo importante que es determinar con frecuencia la humedad de la arcilla que entra en la línea de fabricación.

Hemos dicho que, además del problema de la dosificación, existe el problema de la distribución del agua en el seno de la propia masa arcillosa. Como es conocido, las interacciones del agua y la arcilla son complejas, y esta complejidad aumenta en e! caso de bajos y moderados contenidos de humedad, como es el caso de la arcilla para ladri­llería en sus distintas etapas de preparación. Por otra parte, los procesos de migración del agua para ocupar sus posiciones de equilibrio no se produ­cen instantáneamente, sino que requieren algún tiempo. La ocupación de los finos intersticios por el agua puede producirse por desplazamiento ca­pilar y también por el mecanismo de evaporación en unos lugares y condensación en otros.

Las propiedades plásticas de las masas arcillo­sas dependen no sólo de su contenido en agua, sino también de las posiciones que ocupa el agua con respecto a las partículas arcillosas.

Cuando se humidifica la arcilla seca por adición de agua líquida, existe la tendencia a la formación de agregados de partículas mantenidas juntas por tensión superficial de una película acuosa común que fas envuelve. Según una de las teorías de la plasticidad, el comportamiento plástico de la arcilla está relacionado con la existencia de dichas pelícu­las envolventes. Un experimento sencillo realizado para apoyar esta teoría es el siguiente: Se intro­duce en un globo de goma una cierta cantidad de arcilla seca finamente pulverizada. Se hace el vacío y se cierra herméticamente. Este globo que contie­ne la arcilla se puede moldear con las manos como si fuese una masa plástica. Es evidente que este sistema arcilla-goma tiene un parecido formal con el sistema de partículas de arcilla envueltas por pe­lículas de agua. Según la mencionada teoría, el comportamiento a la deformación de las masas ar­cillosas está relacionado con la naturaleza y propie­dades de las películas acuosas existentes en las mismas.

En un mezclado rápido de arcilla seca con agua líquida fría, obtendríamos muy probablemente es­tos minúsculos agregados de partículas "secas" envueltos por películas acuosas. Ahora bien, dichos conjuntos representan estados metastables que tienden a evolucionar hacia estados más estables por desplazamiento del agua de la película hacia posiciones más favorables desde el punto de vista energético (posiciones interlaminares, finos capi­lares, etc.). La migración de esta agua, bien sea en estado líquido o en fase vapor, hacia esos inters­ticios más recónditos puede significar la rotura y

desaparición más o menos completa de las pelícu­las iniciales de agua, y la modificación de las pro­piedades reológicas del sistema. Estos razonamien­tos son especialmente aplicables a sistemas con bajos contenidos en agua.

En los llamados pudrideros de la arcilla que po­seen algunas fábricas, el material extraído de la cantera es parcialmente humidificado y almacenado hasta su utilización. Aparte de otras razones prác­ticas, en dichos pudrideros la arcilla tiene oportuni­dad de situar el agua en sus posiciones más esta­bles, mediante los lentos procesos de evaporación-condensación. Conviene tener presente que en es­tos silos de almacenaje no se consiguen los efecos de "podrido" que se obtenían en las pastas de porcelana, según la antigua práctica.

3. SEGADO Y COCCIÓN

Si comparamos los progresos realizados última­mente en los distintos procesos que intervienen en la producción de materiales cerámicos de construc­ción, veremos que el proceso de secado no ha sido el más favorecido.

La meta de todo industrial es secar lo más rá­pidamente posible que permita la seguridad de las piezas, y al mismo tiempo hacerlo de la forma más económica. Las características de composi­ción y geometría de las piezas a secar imponen unas velocidades máximas de secado que no se pueden sobrepasar sin riesgo de deteriorar el pro­ducto.

En relación con el secado, los fabricantes de ladrillos deben considerar los siguientes puntos:

a) Diseño de secaderos que se adapten a la secuencia real de procesos que tienen lugar du­rante el secado de las piezas cerámicas

b) Mejora de la eficacia y economía de fun­cionamiento de los secaderos.

c) Posibilidad de reducir la cantidad de agua a evaporar utilizando pastas menos húmedas y métodos de moldeo más potentes.

Los secaderos cerámicos deben poseer un régi­men de funcionamiento que permita secar las pie­zas sin producir daños a las mismas. Para conse­guir esto es necesario conocer profundamente la secuencia de procesos que tiene lugar durante el secado cerámico —considerado en su aspecto ge­neral— y, además, tener presente el comportamien­to específico de las piezas que se vayan a secar, tanto en lo que concierne a la composición de su masa, como a su propia geometría. No se trata, pues, de una simple operación de eliminación de agua, como sería la evaporación del agua conte­nida en un vaso. Antes decíamos que el mezclado

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del agua y la arcilla era una operación compleja. Ahora, que nos encontramos en el caso opuesto, volvemos a decir lo mismo. En el caso del mezclado del agua y la arcilla, la operación, aunque com­pleja, se realizaba cuando el material aún no había adquirido su forma definitiva. Era una masa infor­me. Ahora, que tratamos de separar el agua de la arcilla, nos encontramos con una gama análoga de procesos, agravada por la existencia en la masa de fuertes orientaciones de las partículas anisodi-mensionales, impuestas durante el moldeo, y por unas formas geométricas y una integridad mecánica de las piezas que hay que respetar a toda costa.

Este concepto debe quedar absolutamente claro y, por ello, nos permitimos subrayar que el seca­dero cerámico no debe utilizarse para llevar a cabo la operación: Agua líquida, más calor, igual a vapor de agua que se va, sino más bien para la siguiente: Pieza cerámica húmeda, más calor, igual a pieza cerámica seca hasta un grado de humedad pre­determinado y constante, exenta de debilitamientos mecánicos (y, por supuesto, de fisuras) y en pose­sión de una geometría no empañada por deforma­ciones, más vapor de agua que se va.

La seguridad de las piezas también puede estar en peligro cuando se utilizan gases del horno para el secado, ya que los compuestos de azufre que a menudo contienen pueden ser la causa de que el ladrillo muestre eflorescencias después de cocido. Ha sido comprobado que, en igualdad de circuns­tancias, los ladrillos que se han secado en atmós­feras sulfurosas muestran mayor aptitud a la eflo­rescencia que los que han sido secados en atmós­fera limpia.

La reducción de la humedad inicial de las piezas supone, por una parte, un mayor consumo de ener­gía en los procesos de extrusión o prensado, junto a un mayor deterioro de troqueles, pero, por otra parte, ofrece dos ventajas interesantes: a) Mayor rapidez y economía en el secado, y b) Mayor re­sistencia en verde y seco de las piezas, lo que supone una reducción de las pérdidas por rotura en el manejo de las piezas crudas, y también la posi­bilidad de poder apilar las piezas verdes en los vagones del horno, qn la misma disposición que han de tener durante la cocción, y verificar el seca­do, y la cocción en los mismos vagones. Esto, evidentemente, puede producir un considerable ahorro de mano de obra.

Contra la extendida y conocida práctica de ve­rificar la última fase del secado en el propio horno de cocción, la opinión actual favorece la idea de realizar absolutamente todo el secado en los se­caderos. Esto supone —aparte del secado común en aire a temperaturas relativamente bajas— un precocido a temperaturas de 150''-200''C, necesario

para eliminar los últimos vestigios de humedad. Una vez realizado este precocido, las piezas en­tran en el horno, y allí pueden, sin peligro alguno, seguir un rápido programa de calentamiento hasta llegar a las temperaturas correspondientes a la zona de maduración, donde necesariamente hay que establecer una velocidad de calentamiento muy re­ducida. Con la implantación del precocido, el ren­dimiento del horno aumenta considerablemente.

Desde muy antiguo se conocía el refrán: "No hay peor secadero que el horno", y a pesar de ello ha sido práctica común —y aún lo es en la actuali­dad— el introducir las piezas en el horno cuando todavía contienen peligrosas cantidades de hu­medad.

La introducción en el horno de piezas frías no completamente secas —bien sea debido a insufi­ciencia de secado o a que las piezas, después de secas, han reabsorbido humedad de la atmósfera— pueden dar origen a la formación de grietas e in-incluso, en algunos casos, al reventado violento de las piezas.

En cierto modo, parece lógico pensar que si las piezas entran algo húmedas en el horno, ya ten­drán ocasión de secarse allí sobradamente. Y ésto es cierto, porque las piezas acabarán secándose. Ahora bien, lo que ya no está tan claro es lo que les ocurrirá a las piezas cuando se sequen. Para comprender el fenómeno imaginemos una pieza fría, conteniendo pequeñas cantidades de hume­dad, que entra en el horno. Supongamos que esta humedad está distribuida en la pieza de forma homogénea, pero sin interrumpir la continuidad de los poros abiertos. Como es natural, la pieza se va calentando desde fuera hacia dentro, de modo que, durante el ciclo de calentamiento, las caras del ladrillo están siempre más calientes que su interior. Así ocurre que el agua vaporizada en las proximidades de la superficie de la pieza tiende a migrar en fase vapor y a condensarse en ios po­ros interiores en donde la temperatura es menor. Así continúa el proceso, evaporándose el agua en zonas más externas y condensándose en el núcleo de la pieza. De este modo resulta que la pequeña cantidad de agua que contenía inicialmente la pie­za acaba condensándose en un reducido volumen interior. Al avanzar el proceso de calentamiento se llega inevitablemente a alcanzar en e! interior de la pieza una temperatura suficientemente eleva­da para vaporizar bruscamente el reducto de agua. El daño que sufra la pieza dependerá de la canti­dad de agua acumulada, de la velocidad de aumen­to de la temperatura, de la apertura de la red ca­pilar, de la propia resistencia mecánica de la pieza, etc.

Cuando en el horno existen piezas húmedas, hay

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que elevar la temperatura muy despacio al princi­pio, porque el horno está cumpliendo funciones de secadero. Al mismo tiempo, como ya se ha indi­cado, la interacción de los gases sulfurosos del horno con las piezas húmedas puede exacerbar la aptitud a la eflorescencia de los ladrillos cocidos.

Los fenómenos que acabamos de describir nos hacen meditar sobre la importancia de la rehidra-tación de los ladrillos secos, sobre todo en tiempo húmedo y en aquellos casos en que se dejan reser­vas de ladrillos secos para alimentar el horno du­rante el fin de semana.

Pasemos ahora a hacer algunas consideraciones acerca de la cocción en hornos túnel. La curva de temperatura —en sentido longitudinal— más idea­lizada tendría una rama creciendo suavemente hasta llegar al "plateau" central, y a partir de él descendería, sin variaciones bruscas de pendiente, hasta la salida del horno. Desgraciadamente este tipo de programa térmico idealizado no tiene apli­cación alguna en los hornos para cerámica. Si se nos permitiese hacer una comparación diríamos que cada producto necesita su traje a la medida. En la zona de temperaturas en que un producto puede soportar un régimen de calentamiento o en­friamiento rápido, no resultan económicas las ba­jas velocidades de calentamiento o enfriamiento. Por el contrario, cuando el producto está sufriendo ciertas transformaciones, las variaciones rápidas de temperatura pueden ser catastróficas.

Cuando se proyecta la construcción de un hor­no túnel para la cocción de ladrillos, se hace ne­cesario el estudio cuidadoso del yacimiento para conocer las variaciones máximas de composición que pueden esperarse a lo largo de los posibles años de explotación. De acuerdo con el comporta­miento térmico medio de las muestras extraídas, y de la producción deseada, es posible hacer el dise­ño más adecuado para el horno túnel, dejando un margen de variabilidad para reajustar el programa térmico de acuerdo con las sucesivas variaciones de composición de las materias primas.

Al hacer el estudio de las materias primas hay que tener presente que en la zona de calentamiento son especialmente importantes las transformacio­nes químicas, principalmente aquellas que se des­arrollan con desprendimiento de gases, y sus res­pectivas velocidades (oxidación de materia orgá­nica, descomposición y oxidación de sulfures, re­acciones de sulfates y carbonates con los silicatos de la arcilla, deshidrataciones, etc.). En la zona de máxima temperatura juegan un papel importante reacciones sin evolución de gases, recristalización, sinterización y formación de fases vitreas. En la zona de enfriamiento pueden esperarse algunas inversiones cristalinas, pero en general la actividad

química del sistema ha disminuido grandemente, y los factores esenciales a considerar son de orden físico, como coeficientes de dilatación, módulos de elasticidad, resistencia mecánica, etc.

El cálculo y ajuste de una adecuada curva lon­gitudinal de temperatura a lo largo del horno, serían prácticamente inútiles si al mismo tiempo no se lograse una homogeneidad transversal de tempe­raturas, especialmente según el eje vertical.

Las diferencias de temperatura de base a bó­veda constituyen uno de los problemas más serios que se presentan en la operación de un horno túnel.

En los últimos años se han construido hornos túnel industriales con curvas de temperatura de las partes alta y baja muy próximas entre si. Esto se ha logrado mediante diseños adecuados y con la ayuda de potentes sistemas de ventilación.

Otro de los importantes avances realizados en la operación de hornos túnel se refiere al tipo de rodamiento de los vagones, y a los lubricantes de alta temperatura, que permiten reducir conside­rablemente la fuerza de arrastre del tren de coc­ción.

4. C O L O R

La industria ladrillera está experimentando serias conmociones en nuestros días, debido al avance vertiginoso de otras industrias de materiales de construcción y a la constante modificación de las técnicas de construir.

La primera de estas conmociones se produjo cuando las estructuras de hierro o de hormigón se hicieron plenamente responsables de la carga de las construcciones. Ello trajo como consecuencia inmediata una desvalorización de las propiedades mecánicas del ladrillo, con la consiguiente revalo­rización de propiedades tales como ligereza, aisla­miento térmico y acústico, belleza, etc.

Por otra parte, el incremento y mejora de otros materiales de construcción, como bloques de hor­migón, metales, vidrios, plásticos, etc., han sido un poderoso acicate para la creación de nuevas formas, texturas y colores en los materiales cerá­micos de construcción. No queremos manifestar en estas líneas temor alguno por el futuro de la industria de materiales cerámicos de construcción, pero sí queremos apuntar la necesidad en que se encuentra de revisar sus métodos clásicos para adaptarse a las nuevas tendencias. Ahora ha de competir en belleza, flexibilidad de uso, constancia de dimensiones, ligereza, precio, etc., con una creciente avalancha de nuevos materiales de cons­trucción.

Nunca se ha negado la belleza de las construc­ciones de ladrillo, pero con frecuencia se ha acha-

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cado a estos materiales falta de constancia en el color y dimensiones, y textura superficial pobre, a veces empeorada por eflorescencias y otros de­fectos comunes.

La arquitectura actual ha desbordado el confina­miento en que la recluían unos materiales de cons­trucción poco variados y de baja calidad, para lan­zarse a atrevidas aventuras de forma, color y di­mensiones. Las condiciones de flexibilidad de formas, variación de color y textura, y garantía de calidad, exigidas a los materiales de construcción son cada vez más abrumadoras, y los fabricantes de estos materiales han de esforzarse en una continua mejora de la calidad y reproducibilidad de sus pro­ductos.

Los productos de tierra cocida ofrecen una gran gama de tonalidades y colores que los hacen apro­piados para su uso como materiales decorativos.

Desde el punto de vista de su aplicación a la construcción es aceptable, e incluso deseable en muchos casos, la existencia de distintas tonalida­des de color que, indudablemente, exaltan la belle­za de la construcción, evitando la excesiva mono­tonía derivada de la homogeneidad de color. Esta consideración nos podría conducir a la conclusión errónea de que el control y reproducibilidad del color en la fabricación de ladrillos es un factor de menor importancia. Es cierto que una razonable dispersión de color es deseable, siempre que la misma dispersión pueda mantenerse a lo largo de toda la construcción, o al menos pueda controlarse para satisfacer la idea estética del arquitecto. Lo que no puede aceptarse de ninguna forma son las variaciones globales de color de las distintas par­tidas de ladrillos que llegan al pie de la obra, ori­ginadas por deficiente constancia de condiciones en la cocción de las distintas hornadas. Hemos de dejar bien claro, pues, que el constructor exige o constancia de color, o variabilidad controlada del mismo según ciertas especificaciones, y ninguna de estas dos posibilidades deja al fabricante mu­cho resquicio para factores de azar.

Otra de las situaciones que ha de afrontar el fabricante es la demanda de nuevas partidas para ampliación de edificios que fueron construidos hace tiempo con ladrillos de su fábrica. Evidente­mente, es más fácil para el arquitecto armonizar sus planos con los del edificio existente, que para el fabricante de ladrillos producir nuevas partidas indiscernibles en color y textura con los ya exis­tentes en la pared.

El constituyente que más comúnmente imparte color a los productos de tierra cocida es el hierro en sus distintos grados de oxidación, bien en forma de minerales bien definidos o en forma de solucio­nes sólidas. Está demostrado, por ejemplo, que la

solubilidad del óxido férrico en mullita es muy elevada, y que el color de dichas soluciones sóli­das varía profundamente con la concentración. Por otra parte, también se ha demostrado que el óxido ferroso no es soluble en dicho silicato. Teniendo en cuenta que la formación de esta solución sólida y la existencia de microcristales de óxido férrico son factores esenciales en la formación del color de los ladrillos, es fácil imaginarse el efecto que sobre dicho color ha de tener la atmósfera oxidante o reductora del horno.

Sin entrar en consideraciones más detalladas acerca del origen del color en los ladrillos, quere­mos dejar bien sentado que las variables esencia­les que hay que controlar son: composición, tem­peratura y atmósfera del horno. Teniendo en cuenta por una parte, que la composición está práctica­mente fijada por la materia prima empleada, y por otra, que el programa térmico está también estre­chamente fijado teniendo en cuenta las condiciones más económicas en que se puede cocer la pieza, libre de peligro, quedan, como variables esencia­les, a manejar, la atmósfera del horno y la posibili­dad de incorporar algunos aditivos.

Independientemente del color que quiera con­seguirse en el producto final, durante la fase de maduración ordinariamente se emplea una atmós­fera oxidante. No hay que olvidar que el manteni­miento de una atmósfera oxidante supone el paso por el horno y calentamiento de un exceso de aire y, por tanto, razones económicas aconsejan no extremar las condiciones oxidantes más de lo ne­cesario para lograr una oxidación del producto en un tiempo razonablemente corto.

Una vez lograda la oxidación y maduración del producto, es cuando hay que decidir el color que va a tener el producto final, por adecuada variación de la atmósfera. En algunas plantas es práctica común el reducir considerablemente la entrada de aire para crear una fuerte atmósfera reductora, y después comenzar el enfriamiento en atmósfera neutra o ligeramente reductora. Evidentemente, el programa a seguir está condicionado por el pro­ducto que se está cociendo y por las tonalidades de color que se desean conseguir. De todas formas no hay que perder de vista que el mantenimiento de una atmósfera reductora también supone un coste adicional, debido al incompleto aprovecha­miento del combustible.

Otra práctica ya de antiguo conocida y aún hoy extensamente empleada es la adición, en la fase de máxima temperatura, de ciertas cantidades de sal común mezclada con óxidos, tales como los de zinc o manganeso. Este tipo de tratamiento superficial del ladrillo puede realizarse en los hor­nos discontinuos.

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Si se observa la descarga de un horno disconti­nuo, podrá apreciarse una considerable variación de color de los ladrillos, según la posición que han ocupado en el apilamiento. Por una parte, la homo­geneidad de temperatura ha sido pobre, y por otra, si el apilamiento ha sido muy compacto, la compo­sición de la atmósfera también ha sido muy hete­rogénea. Si el material tiene un corto margen de cocción, como es, por ejemplo, el caso de materia­les con alto contenido en calcio, podrá observarse también que los ladrillos de la base del apilamiento muestran claros signos de insuficiente cocción.

Por un adecuado diseño del horno, controlando cuidadosamente el sistema de ventilación y el combustible empleado, y estableciendo un conve­niente apilado de la carga —aún a expensas de reducir la capacidad útil del horno— pueden lo­grarse resultados mucho más homogéneos, o al menos más reproducibles. Por grado de reproduci-bilidad entendemos la variación que de hornada a hornada sufre la relativa distribución de colores.

La situación que encontramos en un horno túnel es bastante diferente en lo que concierne al control de la atmósfera. Debido a que todo él constituye una unidad continua, y a la existencia de un sis­tema de corrientes gaseosas especialmente dise­ñado para conseguir una adecuada distribución de temperaturas, resulta difícil —aunque no imposi­ble— el establecer, de forma estacionaria, distintos tipos de atmósfera en las distintas secciones del horno. Esto obliga, en general, a cocer los produc­tos entre márgenes de composición atmosférica muy estrechos. La relativa rigidez en las condicio­nes de atmósfera tiene una repercusión favorable en la homogeneidad de color de los productos ter­minados, pero al mismo tiempo dificulta la explo­tación de toda la potencialidad de color de los ladrillos, que podría revelarse en otras condiciones distintas de oxidación.

Resumiendo, vemos que un horno discontinuo bien diseñado y operado puede proporcionar la­drillos con una cierta distribución de color dentro del apilamiento, pero casi constante de hornada a hornada. El horno túnel, por el contrario, tiende a producir ladrillos con gran constancia de color.

Según hemos visto anteriormente, el constructor normalmente pide ladrillos del mismo color, o de distinto color, pero en proporciones constantes. A la vista del comportamiento de ambos tipos de hor­nos, parece inmediato pensar que el horno túnel puede servir la primera exigencia, y el discontinuo la segunda. Esto es en general cierto, pero debe­mos hacer algunos comentarios.

En primer lugar, el constructor —aunque intere-resado en todos los colores que aparecen en cada operación del horno discontinuo— puede objetar

sus relativas proporciones, o juzgar insuficiente el mezclado que espontáneamente se origina en las operaciones de descarga del horno y transporte. La selección de colores o mezclado de los mismos al pie de obra es una operación que el constructor no admite.

Por otra parte, la demanda actual de ladrillos de distintos colores, debidamente mezclados en pro­porciones fijas, puede llegar a ser superior a la de ladrillos de igual color, lo cual obliga a pensar en la coloración artificial de la superficie de los ladri­llos cocidos en horno túnel, y un posterior mezcla­do de los mismos en las proporciones requeridas.

El panorama global podría resumirse de la si­guiente forma: Los fabricantes que poseen horno túnel tratan de producir ladrillos de distintos colores (por coloración superficial o en masa) para des­pués verificar su mezclado según las especifica­ciones del constructor. Los fabricantes que utilizan hornos discontinuos, aparte de vigilar la reproduci-bilidad de su producción, tratan de verificar ade­cuadas operaciones de mezclado. Un avance en este sentido es la utilización de equipo dotado con ojo electrónico para realizar la separación por co­lores de los ladrillos de cada hornada, a fin de poderlos vender en lotes del mismo color, o bien remezclarlos en proporciones preestablecidas.

5. T E X T U R A

En los últimos años se está observando una cre­ciente demanda de ladrillos con superficies textu-radas según formas más o menos geométricas. Las razones para esta demanda son puramente estéti­cas y, consecuentemente, los principales consumi­dores son los constructores de edificios residen­ciales.

Por texturación entendemos todas aquellas mo­dificaciones que intencionadamente se introducen en el relieve de la superficie del ladrillo con el fin de mejorar su valor ornamental. Estas modificacio­nes del relieve pueden ser de cierta perfección geométrica, pero por lo general se tiende a huir de una perfección excesiva, para dar cabida a una serie de relieves caprichosos que responden a una misma concepción estética.

En el caso de ladrillos prensados, el relieve or­namental puede ser estampado por el troquel, aun­que esto no es práctica común, y solamente se uti­liza en algunos tipos especiales. La razón es que en el ladrillo común, el estampado debe ir en una cara lateral, y en el proceso normal de prensado —sobre todo en ladrillo perforado— esto es casi de todo punto impracticable.

Los métodos generales de texturación son espe­cialmente aplicables a la producción por extrusión.

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ALGUNOS ASPECTOS TECNOLÓGICOS DE LA FABRICACIÓN DE LADRILLOS

Son muchos los dispositivos propuestos para este fin, pero el detalle de los mismos es conservado con celo por sus propietarios. El proceso de textu-ración se verifica a la salida de la columna de extrusión, y los dibujos pueden ser longitudinales, transversales u oscilantes. Dentro de estas tres posibilidades generales, la textura puede lograrse por arañado, por indentación, o por algún método especial, como por ejemplo, utilizando rodillos es­tampadores que levantan pasta en unos lugares de la superficie y la depositan y comprimen en otros. En este último procedimiento existe el peligro de que la pasta recolocada en la superficie muestre poca adherencia, pero este problema puede resol­verse en la mayoría de los casos por ligera humidi-ficación o por variación de la presión de los rodi­llos estampadores.

Otro tipo de texturación —especialmente aplica­ble a ladrillos estrechos— consiste en provocar la aparición de superficies naturales de fractura en una de las caras del ladrillo. Esto se consigue a partir de piezas gemelas, convenientemente dota­das de profundos canales en caras opuestas, que se separan mecánicamente después de cocidas.

Conjuntamente con los efectos de texturación descritos es también posible modificar el color de la superficie por tratamiento con barbotinas que pueden incluir pequeñas cantidades de óxidos co­lorantes.

Otros productos que están ganando popularidad entre los constructores son los ladrillos esmaltados en una cara lateral, para uso en fachada, y también un tipo de ladrillo hueco especial, de unos 25 cm. de espesor, que posee una cara texturada, para la fachada, y otra esmaltada, para el interior de la construcción. Los fabricantes de este tipo de la­drillos o bloques cerámicos aseguran que su uso facilita grandemente la construcción y al mismo tiempo reduce e! coste de la misma.

Sin entrar a discutir las nuevas formas que van implantándose en los materiales cerámicos de cons­trucción, mencionaremos que la simple inspección de los últimos catálogos es suficiente para mostrar la extraordinaria actividad que la industria está des­arrollando en esta dirección. La diversificación de formas de estos materiales hace su uso mucho más flexible, y por consiguiente extiende su campo de aplicación.

Una de las muchas innovaciones realizadas en otros países es la creación de ladrillos especial­mente diseñados para poder ser clavados sobre superficies de madera, y después cementadas sus juntas. Dicho tipo de revestimiento es igualmente aceptable para superficies exteriores e interiores, aunque por su ligereza y simplicidad de uso está

encontrando un ilimitado empleo en decoración in­terior.

6. TRANSPORTE

Las operaciones de transporte pueden dividirse en cuatro categorías:

a) Transporte de materias primas hasta la fase de moldeo del ladrillo.

b) Transporte de la pieza moldeada a lo largo de todas las operaciones de fabricación.

c) Transporte del producto final desde la plan­ta al pie de obra.

d) Transporte del producto desde el pie de obra a su lugar de servicio.

Quizá se nos objete que la incumbencia del fa­bricante se extiende solamente hasta el punto final de la línea de producción, o almacenaje. Esto no es más que una verdad a medias.

Al valorar la aceptabilidad de los materiales ce­rámicos de construcción —en comparación con sus productos competidores— lo que en realidad cuen­ta, no es el precio en almacén, sino el precio en pared y la calidad de su servicio. Lo que con esto queremos indicar es que si los materiales compe­tidores —aunque posiblemente más caros en alma­cén— muestran ventajas económicas en su trans­porte e instalación, pueden llegar a resultar más económicos que los materiales cerámicos, adqui­riendo ventaja en la carrera de competición. Esta es la razón por la cual el fabricante de materiales de construcción ha de aspirar a que sus productos lleguen al lugar de servicio al mínimo coste.

En una industria de carácter pesado, como es ésta, el factor transporte ha de ser estudiado con el máximo cuidado. Si al ya serio problema de trans­portar grandes masas, se añade la relativa delica­deza de estos productos —especialmente entre las fases de moldeo y cocción— podrá comprenderse la seria consideración que esta operación merece.

La discusión de este asunto con mediano detalle sería el objeto de un prolongado curso de ingenie­ría. Fábricas y organizaciones de investigación téc­nica están gastando sumas fabulosas en el ensayo de nuevas formas de transporte adecuadas a estos usos. Su meta es la producción de ladrillos no to­cados por la mano del hombre. Y ya se ha avanza­do mucho en este sentido.

Si se nos permitiese enumerar las tres verdades del barquero, diríamos que para resolver el proble­ma del transporte:

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A. GARCÍA VERDUCH Y L. D E L OLMO GUILLEN

a) Hay que proyectar la operación global de la producción de forma que se eliminen todos los movimientos innecesarios de las piezas.

b) Hay que diseñar la planta de forma que los inevitables movimientos requeridos puedan reali­zarse de la forma más sencilla y económica.

c) Hay que automatizar la producción y el trans­porte, y para ello es indispensable una cuidadosa sincronización de operaciones y normalización del utillaje.

Una práctica que va ganando extraordinaria po­pularidad en los últimos años es la de empaquetar los ladrillos u otros materiales cerámicos de cons­trucción en grupos de unos 50-100 Kg. de peso, que pueden fácilmente ser manejados por un hom­bre con ayuda de material muy sencillo. En estos paquetes, los ladrillos van separados por tiras de papel y sujetos por cintas de acero. Las cintas de papel tienen la doble función de proteger los ladri­llos contra el esquirlado y dar solidez al paquete. La forma de estos paquetes ha sido elegida de tal manera que pueden también ser transportados con tenedores hidráulicos, lo cual facilita extraordinaria­mente su apilamiento en almacén, su carga en va­gones o camiones, y su descarga y distribución en la obra. Otras ventajas de este empaquetado son:

'a) Facilidad de inventario, b) Notable reducción de la rotura y deterioro de los ladrillos durante el trans­porte, y c) Posibilidad de suministrar los ladrillos en lotes conteniendo una determinada distribución de color.

Evidentemente, el uso de este tipo de paquetes exige a los constructores inversiones adicionales para adquirir y mantener el utillaje necesario, pero está ya fuera de duda que estas inversiones son altamente remunerativas.

A fin de ilustrar estos extremos con datos nu­méricos extraídos de estadísticas norteamericanas, de hace ya algún tiempo, mencionaremos que con la introducción del sistema de empaquetado y de algunas otras mejoras en la técnica de colocación de ladrillos, la razón albañil/peón ha aumenta­do desde 1,5 a 2,4 y, al mismo tiempo, el rendi­miento por albañil se ha duplicado. Esto, en con­junto, indica que el gasto de mano de obra para la colocación de un ladrillo, según métodos perfec­cionados, es solamente un 44,5 % del que resulta­ría empleando métodos tradicionales.

Si se tiene en cuenta la relativa importancia del renglón mano de obra, podrá fácilmente compren­derse lo que una reducción de más de un 50 % en el mismo supone en el precio total de la pared.

7. MATERIALES ESPECIALES

Entre los materiales especiales de tierra cocida que se usan en construcción queremos mencionar los dos siguientes: Áridos ligeros y granulos cerá­micos para fabricación de materiales asfálticos de uso en tejados.

La función esencial de los áridos ligeros es la reducción del peso muerto de los bloques de hor­migón o cerámicos que con ellos se fabrican.

Aparte de la piedra pómez, ya de antiguo usada como árido ligero, las materias primas usadas para la fabricación de dichos áridos son esencialmente perlita, vermiculita, escorias, arcillas y pizarras.

Prácticamente todas las arcillas pueden expan­dirse si se eligen las condiciones adecuadas para ello, aunque, en realidad, solamente una fracción de ellas poseen las óptimas propiedades de hincha-miento para ser usadas en la producción económi­ca de áridos ligeros.

Una arcilla se expande cuando al alcanzar el estado piroplástico se produce un desprendimiento gaseoso en la masa. La temperatura a la cual se produce el estado piroplástico depende, natural­mente, de la composición de la arcilla y de la pre­sencia de sustancias fundentes.

Los gases responsables de la expansión son muy variados, aunque pueden citarse como fundamen­tales: CO2, CO, O2, SO2 y vapor de agua. Las sus­tancias que dan origen a estos gases pueden en­contrarse en la arcilla natural, o bien ser añadidas en las debidas proporciones. No hay que olvidar que la temperatura de desprendimiento de los gases juega un papel esencial en el proceso de la ex­pansión. Si dicha temperatura es bastante menor que la de reblandecimiento de la arcilla, los gases tienen oportunidad de escapar a través de los poros abiertos, y el peso específico del producto obtenido es excesivamente alto.

Los factores esenciales a tener en cuenta en la expansión de la arcilla son: Composición, textura, tamaño de grano, temperatura y tiempo de coc­ción. Con una adecuada selección de condiciones pueden obtenerse pesos específicos comprendidos entre 0,5 y 1,5 g/cm\

Los áridos ligeros son extensamente utilizados para la fabricación de bloques de hormigón, pero hasta hace unos años no se había hecho ningún serio intento para fabricar ladrillos cerámicos a par­tir de dichos áridos. La obtención de ladrillos lige­ros, con características de resistencia mecánica, durabilidad y belleza análogas a las de los ladrillos ordinarios, y mejores cualidades térmicas y acústi­cas, ha de constituir, sin duda, un avance impor­tante en la técnica de la construcción.

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ALGUNOS ASPECTOS TECNOLÓGICOS DE LA FABRICACIÓN DE LADRILLOS

Uno de los primeros frutos que se espera de este tipo de ladrillos, es la posibilidad de prefabri-car placas cementadas, conteniendo un determi­nado número de ladrillos, para ser usadas en la rápida erección de fachadas, en lugar de las cada vez más populares placas de acero o aluminio.

El segundo producto que queremos mencionar son los granulos para uso en materiales asfálticos de cobertura. Desde sus orígenes, a principios de este siglo, se han ensayado con variable éxito are­nas, ladrillos molidos, arcillas bizcochadas, etc.

La producción actual de tales granulos a partir de materias primas arcillosas supone las siguientes fases: Molienda, tamizado, adición de la compo­sición colorante, cocción y enfriamiento rápido.

Las principales dificultades encontradas en la fa­bricación y uso de dichos granulos han sido: a) El tratamiento térmico (en horno rotatorio) es muy crítico, y con frecuencia se producen aglome­raciones de los granos individuales, b) La naturale­za y el soporte de los colores empleados ha de ser cuidadosamente elegida para evitar decoloración de los granulos en servicio. La acción de la luz ultravioleta tiende también a producir una libera­ción de los granulos de su soporte asfáltico por foto-oxidación del mismo, c) Poca adherencia de los granulos al asfalto. Este problema se ha resuel­to en algunos casos mediante adecuado recubri­miento de los granulos con sustancias orgánicas. Si este tratamiento es inadecuado, se corre el ries­go de que el asfalto trepe sobre los granulos y los cubra, d) Aparición de fenómenos de eflorescen­cia, que reducen considerablemente su belleza.

La instalación de estas placas en el tejado se hace por simple clavado, y la duración que puede esperarse de tales tejados es no inferior a treinta años.

8. INVESTIGACIÓN

Vamos a tratar de sintetizar en pocas líneas los problemas generales de investigación con que se encuentra la industria de materiales cerámicos de construcción. Es obvio que la última meta hacia la que tienden todos los materiales competidores es la misma: Mejorar la calidad de las construcciones

y reducir su coste. Así, pues, cualquier posibilidad de avance para conseguir este objetivo merece ser investigada.

Según este criterio general, vemos que las tres posibles líneas de investigación son las siguientes:

a) Perfeccionamiento de las técnicas usadas en la fabricación de las unidades estructurales. Su ob­jetivo es mejorar la calidad de los productos y re­ducir su precio en almacén.

b) Perfeccionamiento de las técnicas usadas en la aplicación. Su objetivo es mejorar las caracterís­ticas de la construcción, y al mismo tiempo reducir el precio de estos materiales en servicio.

c) Creación de nuevos productos. Su objetivo es expandir el mercado.

En el primer apartado se incluyen, por una parte, estudios de las materias primas utilizadas y de las transformaciones que sufren a lo largo del ciclo de fabricación, y por otra, estudios de los distintos procesos unitarios que intervienen.

Respecto a la aplicación de estos materiales, he­mos de notar que las características finales de la construcción están condicionadas por los siguien­tes factores: a) Propiedades de las unidades estruc­turales, b) Propiedades del mortero, c) Estructura.

La investigación debe dirigirse, por tanto, hacia el estudio de las unidades estructurales mismas, tratando de buscar las formas y dimensiones más adecuadas. Al mismo tiempo, hay que esforzarse también en mejorar las características del mortero, en especial las referentes a adherencia, imper­meabilidad, durabilidad, etc. La coordinación de las distintas unidades, o estructura, juega un papel fundamental en la calidad de la construcción y, naturalmente, también merece ser tenida en cuenta.

Con el fin de disminuir el coste de los materiales cerámicos de construcción en pared, es necesaria también una revisión profunda de las técnicas de albañilería y del utillaje que en ellas se emplea.

AGRADECIMIENTO

Los autores agradecen a don Felipe Ríos Gonzá­lez la amabilidad con que se ha brindado a revisar y comentar algunos aspectos del presente artículo.

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