SOLUCIONES A LOS PROBLEMAS DE MATERIALES CERÁMICOS 1. Los datos siguientes se han obtenido a partir de pruebas de laboratorio en una muestra de cerámica porosa: El peso en el aire de la muestra seca es de 247 g. El peso en el aire de la muestra remojada es de 278 g. El peso en el agua de la muestra remojada es de 147 g. Calcular: a. La porosidad aparente b. El porcentaje de agua absorbida en relación a la muestra seca c. La densidad aparente d. La densidad real e. La porosidad real Suponer que todos los poros de la muestra están abiertos. Observación: 1g/cm3 a lb/pie3 1kg 1000g 2,205lb 1pie 30,48cm 1pie3 28316,85cm3 1 grcm3* 2,205 lb1000 gr * 28316,851 pie3 1 g/cm3 = 62,40 lb/pie3 (factor de conversión igual a la densidad del agua) SOLUCION: D = 247g W = 278g S = 147g a) Porosidad aparente (relacionada solo a poros abiertos) P%= W-DW-S*100 P%= 278-247278-147*100 → P%= 23,66% b) % de agua absorbida en relación a la muestra seca % H2O absorbida= W-DD*100
% H2O absorbida= 278-247247*100 % H2O absorbida=12,55% c) La densidad aparente: B =? (W – S) = Empuje = Peso del líquido desplazado = Peso del sólido Si lo dividimos entre la Densidad del agua: (W – S) / H2O = Volumen de líquido desplazado = Volum en del sólido H2O = Densidad del agua ρB=D(W-S)ρ H2O ρB=247(278-147)1g/cm3 ρB=1,89 g/cm3
d) Densidad real: s =? π%= ρs-ρBρs π Está relacionado con poros abiertos y cerrados.
Entonces, por condición del problema, no hay poros cerrados. Por lo tanto: π%= P% 0,2366= ρs- 1,89ρs ρs= 2,47 g/cm3
Siempre va ser : S > B e) π%=? obteniendo arriba la igualdad, el resultado es: π%=23,66 %
2. Un cuerpo de arcilla se produce mezclando 100 lb. de CaO. S iO2 con 50 lb. De arcilla caolinita Al2O3 . 2 SiO2 . 2 H2O La mezcla es secada y horneada a 1300 ºC hasta que se logra el equilibrio. Determinar la composición de la cerámica cocida.
SOLUCION. a. Determinamos los pesos moleculares de los óxidos: MCaO = 40,08 + 16 = 56,08 lb / mol –lb MSiO2 = 28,09 + 2 (16) = 60,09 lb / mol –lb MAl2O3 = 2 (26,98) + 3 (16) = 101,96 lb / mol –lb MH2O = 2 (1) + 56 = 18,00 lb / mol –lb b. En las 100 lb de CaO.SiO2 , el peso de cada óxido es: CaO = 56,0856,08+60,09*100=48,27 lb SiO2 = 60,0956,08+60,09*100=51,73lb c. En las 50 lb de Al2O3. 2 Si O2. 2H2O , el peso de cada óxido es: Al2O3= 101,96101,96+260,09+2(18)*50lb=101,96258,14*50lb=19,75lb SiO2= 260,09101,96+260,09+2(18)*50lb=260,09258,14*50lb=23,28lb H2O= =218258,14*50lb=6.97lb d. Después de la cocción o ho rneado toda el agua de cristalización es separada y eliminada. Luego, el peso y la composición de la cerámica obtenida será: Oxido | Peso | % | CaO | 48,27lb | 33,75 | SiO2 (51,73 + 23,18) | 75,02lb | 52,45 | Al2O3 | 19,75lb | 13,80 | total | 143,03lb | 100.00 | 3. Esfuerzo de Rotura y el Módulo de Elasticidad de materiales cerámicos de la misma composición mineralógica, se relaciona según las expresiones: Recomiende Ud. un valor de n y otro para P tal que el Esfuerzo y el Módulo de los productos más porosos, no disminuyan más del 70 y del 45% respectivamente, del material menos poroso. SOLUCION.
De donde: y Remplazando en (1) Rpta. n = 4,44 = 0,27 4. La densidad aparente de un tabique refractario es de 145 lb/pie3 y su gravedad específica real es de 3,20. Después de remojar el tabique durante 24 h., el agua absorbida representa el 10% del peso del tabique seco. Cual es el porcentaje de poros cerrados del tabique? SOLUCION. B = 145 lb/pie3 Grav. Esp. Real = 3,20 H2Oabs = 0,1 D D = Peso tabique seco. Grav. Esp. = 3,20 =
π (%) = π (%) π (%) = 27,38%
P (%) = P (%) = P (%) = P (%) = 23,24% % Poros cerrados: a. Respecto del volumen total del material
b. Respecto del volumen total de los poros
