UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS, GEOLOGICA Y METALÚRGICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA
CERÁMICA LABORATORIO N° 2: CONTROL DE CALIDAD DE LADRILLO REFRACTARIO
“
”
Realizado por:
TINOCO FALERO JUNIOR ANDERSON Docente a cargo:
ING. DAVID PEDRO MARTÍNEZ AGUILAR Lima, Noviembre de 2017
ÍNDICE
Págs. 1. Objetivo 2. Fundamento Teórico 3. Preparación .
……..……………….. ……….………… ………………………………….
3 4-5 6
3.1 Equipos y Materiales
4. Procedimiento Experimental 5. Cálculos y Resultados 6. Conclusiones y Recomendaciones 7. Bibliografía
…………………… ………………….
7 8-11
………………………
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…………………….
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1. OBJETIVOS
Realizar el control de calidad de un ladrillo refractario, por métodos de análisis en el laboratorio para obtener sus principales propiedades físicas las que determinan la calidad de ésta. Determinar las propiedades del refractario como absorción, porosidad, densidad aparente, etc. Realizar los ensayos de resistencia a la compresión y resistencia a la flexión para determinar la resistencia mecánica que ofrece el refractario y de acuerdo a ello verificar su calidad.
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2. FUNDAMENTO TEÓRICO En la fabricación de refractarios se controlan las propiedades químicas de los materiales a utilizarse en la mezcla y las propiedades físicas en verde y después de la cocción. Los métodos científicos de ensayo se están aplicando recientemente en la industria cerámica especialmente en el campo de los refractarios. Etapas para obtener productos con excelentes propiedades: a) Investigación Pura .- Investigación de las propiedades de los materiales cerámicos y sus reacciones, y de la causa de sus propiedades. b) Desarrollo.- Avance de los productos refractarios hacia un deseado. c) Control.- Comprobación de las propiedades de los materiales y productos para lograr resultados uniformes y óptimos.
Para el control de calidad de los refractarios se han desarrollado pruebas standars, pero la información que ellas dan acerca del rendimiento del refractario bajo condiciones de servicio, son muy limitados. Una de las propiedades que pueden ser medidas es la temperatura de sinterizacion y fusión. La refractariedad de un ladrillo se mide con los conos pirométricos equivalentes (CPE), mediante una prueba en la que pequeños conos del refractario son comparados con standars de tiempo y temperaturas de ablandamiento conocidos. La refractariedad del ladrillo se reporta con el número del estándar cuya punta toca la placa soporte simultáneamente con un cono del refractario que se está investigando. Todos los refractarios con excepción de los electrocolados, contienen un cierto porcentaje de poro los cuales tienen una influencia importante en su comportamiento. Un incremento en la porosidad tiene un efecto adverso sobre la resistencia del ladrillo, su resistencia a la deformación bajo cargas, capacidad térmica, conductividad térmica por el incremento en su área superficial, la resistencia al ataque de gases y escorias. La porosidad aparente es el porcentaje del volumen total la cual es un espacio del poro abierto. La porosidad total por otro lado incluye los poros abiertos y cerrados, solamente excede ligeramente de la porosidad aparente. Un incremento en la porosidad incrementa el despostillamiento térmico la cual son grandes roturas del refractario, desde la cara caliente, exponiendo superficies frescas.
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Esto resulta de una rápida expansión o contracción de la cara caliente con repentinos cambios de temperatura. Por esto la porosidad se mantiene tan baja como sea posible para dar los mejores rendimientos a los refractarios. La relación de poros al solido esta también dada por la densidad gruesa si se toma en conjunto con la verdadera gravedad especifica del refractario. Un incremento en la densidad gruesa del refractario mejorará todas aquellas propiedades en la porosidad tiene una efecto adverso. Hay algo de beneficio en el despostillamiento estructural. Este tipo de despostillamiento se produce por absorción de fundentes o vitrificación la cual se fija en zonas del ladrillo las que difieren de expansión y sensitividad al choque térmico del ladrillo original. A más alta densidad gruesa, menor penetración de escorias y por lo tanto hay un incremento en la resistencia al despostillamiento estructural. Los refractarios de arcilla refractaria tienen la mejor resistencia al despostillamiento. Los refractarios básicos con su alto coeficiente de expansión solo tiene una ligera resistencia al desgaste, los ladrillos de Cromo son muy pobres en resistencia. Los de Sílice tienen una alta resistencia al choque térmico a una temperatura mayor a los 600°C, pero no bajo esta temperatura.
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3. PREPARACIÓN 3.1 MATERIALES Y EQUIPOS
Balanza de 2Kg (precisión 0.1 g) Ladrillo refractario Estufa eléctrica Fuente, balde Agua Máquina de ensayo mecánico
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4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Se toma el peso del ladrillo seco después de la cocción.
El ladrillo se lleva a un baño de agua hirviendo durante dos horas y luego de esto se pesa el ladrillo con el agua absorbida. Luego se toma el peso del ladrillo suspendido en agua fría, después de dos horas de inmersión del mismo. Se dejan reposar el ladrillo por una semana y se toma el peso después de 24 horas de inmersión en agua fría. Se toma el peso del mismo empapado y suspendido en agua fría. Finalmente se toma el peso del ladrillo empapado y suspendido en el aire.
Se hace secar el ladrillo en el horno y luego se procede a realizar los ensayos de compresión y flexión.
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5. CÁLCULOS Y RESULTADOS DENSIDAD RELATIVA A GRANEL Wa= peso de la pieza de ensayo seca Wb= peso de la pieza de ensayo empapada y suspendida en el líquido de inmersión. Wc= peso de pieza de ensayo empapada y suspendida en el aire. D= densidad del líquido de inmersión a la temperatura del ensayo.
Wa(gr)
Wb(gr)
Wc(gr)
D(gr/cm^3)
TINOCO HANS
480 475
385 397
835 789
1 1
QUINTANILLA
475
401
798
1
PROMEDIO
476.666667
394.3333333
807.333333
1
= =
−
=
=
−
=
∗ ∗ = . /
=
=
=
=
=
∗
∗ = . / pág. 8
Volumen a granel (ml)
Densidad a granel (g/ml)
TINOCO
450
1.066666667
95
5.052631579
HANS
392
1.211734694
78
6.08974359
QUINTANILLA
397
1.196473552
74
6.418918919
PROMEDIO
413
1.158291637
Volumen aparente Densidad aparente de solido (ml) de solido (g/ml)
82.33333333
5.853764696
ABSORCION DEL AGUA a= peso del ladrillo seco. b= peso del ladrillo después de 24 horas de inmersión en el agua fría. B= peso del ladrillo después de 2 horas de inmersión en agua fría. c= peso del ladrillo suspendido en agua fría después de 2 horas de ebullición
a
b
B
c
TINOCO HANS
480 475
585 555
610 570
427.3 426
QUINTANILLA
475
555
565
423
PROMEDIO
476.6666667
565
581.6666667
425.4333333
% =
% =
% =
∗
∗ = . %
∗ = . % .
pág. 9
% = % = ∗∗
∗ = . %
% =
=
=
= .
% =
% =
∗
∗ = . % .
DATOS DE LOS RESULTADOS:
%absorción en peso %absorción después de 24 horas volumétrica después de inmersión en agua de 24 horas de fría inmersión en agua fría
% absorción luego de 2 horas de inmersión en agua hirviente
coeficiente % porosidad de saturación aparente
TINOCO HANS
21.875 16.84210526
80.76923077
27.08333333
84.21052632
20
0.807692308 71.15489874 0.842105263 65.97222222
QUINTANILLA
16.84210526
88.88888889
18.94736842
0.888888889 63.38028169
Promedio
18.51973684
84.62288199
22.01023392
0.84622882
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66.83580088
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Y FLEXIÓN Resistencia a la compresión (kg-f/cm2)
HANS
2330
HUAMANÍ
2340
PROMEDIO
2335
Dimensiones del refractario
L A
E
L
A
E
Re
HANS
22
5.6
2.3
2601.100459
HUAMANI
22.2
5.6
3.1
1444.839825
QUINTANILLA
22
5.6
2.3
2601.100459
PROMEDIO
22.06666667
5.6
2.566666667
2215.680248
Hallamos la resistencia de Hans: =
=
. ∗ ⬚ ∗ ∗
. ∗ ∗ = . / .∗.
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7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El promedio de los ladrillos refractario obtuvo una resistencia a la compresión de . / , la cual indica que tiene una alta calidad en términos mecánicos, por otra parte, no se obtuvo resistencia a la flexión lo cual nos indica que la composición de la cual se hizo el ladrillo es de mediana calidad. Para hallar la resistencia de cada ladrillo se usó el promedio de los dos datos de resistencia a la compresión. Se obtuvo las siguientes características de mi ladrillo “TINOCO”: = = . / = = . /
Se obtuvo las siguientes propiedades de mi ladrillo
% = . % % = . % % = . % = . % = .%
La absorción en agua caliente es mayor que la absorción en agua fría debido a que el agua caliente tiene una menor densidad y por tanto tiene mayor facilidad de entrar en los poros abiertos y ciegos del ladrillo, aunque no se podría hacer una comparación ya que los tiempos de permanencia difieren demasiado en tiempo. La porosidad aparente de mi material .% nos indica que: Mi ladrillo refractario es un material aislante, es decir, de baja conductividad térmica. Todos los ladrillos refractarios de mi grupo fueron elaborados con la mima composición de materia prima, pero con diferente cantidad de agua (%de humedad), de acuerdo a esto se puede concluir que a mayor cantidad de agua añadida menor será el % de absorción de agua. La composición de materia al cual se nos designo fue en proporciones iguales el cual se observa propiedades mecánicas similares , ya que tienen alta resistencia a la compresión. Para controlar la calidad total del refractario es necesario, además de los ensayos mecánicos, ensayos de resistencia química, de resistencia a las escorias, de resistencia a los gases, al choque térmico, etc. Por ello no puedo decir con certeza si mi ladrillo puede o no ser utilizado según las normas y/o estándares de calidad. La medición del peso del ladrillo húmedo tanto en frio como en caliente se debe hacer lo más rápido posible para evitar la pérdida de humedad. pág. 12
8. BIBLIOGRAFIA
Apuntes del cuaderno y guía de laboratorio Recuperado es.wikipedia.org de https://es.wikipedia.org/wiki/Flexi%C3%B3n_mec%C3%A1nica
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