ARCILLA

Generalidades
La técnica de la arcilla cocida en la producción de ladrillos y tejas para construcción tiene más de 4,000 años. Se basa en el principio que los suelos arcillosos (que contienen de 20 a 50% de arcilla) experimentan reacciones irreversibles, cuando son quemados a 850-1000C, con lo cual las partículas se unen unas a otras como un material cerámico vidrioso.
Para este proceso hay una gran variedad de suelos adecuados, siendo la propiedad esencial la plasticidad para facilitar el moldeado. Aunque esto depende del contenido de arcilla, las proporciones excesivas de arcilla pueden causar fuertes contracciones y agrietamientos, lo que es inadecuado en la fabricación de ladrillos. La calidad de los productos de arcilla cocida varia no solo de acuerdo al tipo y cantidad de los otros componentes del suelo sino también con el tipo del mineral de la arcilla. Para producir tejas y ladrillos de buena calidad se necesitan realizar cuidadosos ensayos del suelo.
La producción de ladrillos cocidos ha alcanzado un alto nivel de mecanización y automatización en muchos pases, pero los métodos tradicionales de producción en pequeña escala están bien extendidos en la mayoría de países en desarrollo. Así, hay una gran variedad de métodos mecanizados para la extracción, preparación, moldeado, secado y cocido de la arcilla,
Extracción de Arcilla
• Los depósitos de arcilla se encuentran al pie de colinas o en tierra agrícolas cercanas a ríos (lo cual naturalmente generan intereses conflictivos entre el empleo de la tierra para fabricación de ladrillos y para la agricultura).
• Los criterios para seleccionar una localización adecuada son la calidad de la arcilla, disponibilidad a nivel superficial y la cercana de una carretera transitable para el transporte.
• La excavación manual en plantas de producción de pequeña y mediana escala generalmente se realiza a una profundidad menor de 2 m. (Después de excavar grandes áreas, estas pueden volver a emplearse para la agricultura.).
• Para plantas de fabricación de ladrillos en gran escala se necesitan métodos mecánicos que emplean dragaminas y excavadoras de cucharas de diferentes tipos. Estos métodos requieren proporcionalmente menos real de excavación, pero hacen cortes profundos en el paisaje.
Preparación de la Arcilla
• Esto incluye la selección, trituración, cernido y proporciona miento, antes que el material sea mezclado, humedecido y atemperado.
• La selección se realiza recogiendo las raíces, piedras, pedazos de caliza, etc., o en algunos casos lavando el suelo.
• La trituración es necesaria pues la arcilla seca usualmente forma terrones duros En laboratorios es común machacarla manualmente. Sin embargo, se han desarrollado máquinas trituradoras simples intensivas en mano de obra
• El cernido es necesario para retirar todas las partículas más grandes de 5 mm. Para ladrillos, o de 0.6 mm. Para tejas de techo.
• El proporciona miento es requerido si la distribución granulométrica o el contenido de arcilla es insatisfactorio. En algunos casos se añade a la arcilla cascara de arroz que sirve como combustible, para obtener ladrillos más livianos y mas uniformemente cocidos.
• Es necesario un mezclado completo y una correcta cantidad de agua. Ya que el mezclado manual (tradicionalmente pisoteando con pies descalzos) es laborioso y a menudo insatisfactorio, se prefieren mezcladores accionados con motor. El esfuerzo para el mezclado puede reducirse enormemente permitiendo que el agua se filtre a través de la estructura de arcilla por algunos días o incluso meses. Este proceso, conocido como atempera miento, permite que se realicen cambios químicos y físicos, mejorando las características para su moldeado. La arcilla debe mantenerse cubierta para evitar un secado prematuro.
Moldeado
• El moldeado se realiza a mano o con métodos mecanizados.
• Los métodos de moldeado manual emplean simples moldes de madera: La arcilla se amasa formando una bola, se tira en el molde y se corta el sobrante.
• Hay dos técnicas tradicionales para sacar el ladrillo del molde: a) el método del moldeado deslizante, en el cual el molde se mantiene húmedo y la arcilla es mezclada con más agua; y b) el método del moldeado con arena, en el cual la bola de arcilla se cubre con arena para evitar que se pegue al molde.
• Los ladrillos hechos con el método del moldeado deslizante son susceptibles de desplomarse y distorsionarse, mientras que el método del moldeado con arena produce ladrillos más firmes y con mejor forma. Cuando no se dispone de arena, también puede emplearse tierra arcillosa fina de acuerdo a una técnica desarrollada en el ITW (Intermédiate Technology Workshop en el Reino Unido).
• Con mesas de moldeado (como el desarrollado por ITW, Reino Unido, y el Central Building Research Institute, India) se obtienen ladrillos con formas mas exactas, con menos esfuerzo y mayor producción. Cuando el moldeado se realiza igual que con los moldes de madera, los ladrillos son expulsados mediante una palanca accionada con el pie.
• Las tejas para techo se hacen con moldes de formas especiales pero casi de la misma manera que los ladrillos. La principal diferencia es que se necesitan otras características del material, en relación a la uniformidad, granulometría y contenido de arcilla.
• Los talleres de ladrillos mecanizados emplean máquinas que destruyen la arcilla por un troquel para formar una columna de arcilla, que es cortado con alambre en piezas del tamaño de un ladrillo. Este método produce ladrillos mas densos y resistentes, que también pueden ser perforados.
• Una solución intermedia es el moldeado de tejas y ladrillos con compresión mecánica. Dos máquinas producidas en Bélgica (CERAMAN y TERSTARAM) fueron diseñadas especialmente para este propósito, pero también son empleadas para fabricar ladrillos de suelo estabilizado, secados al aire.
Secado
• Es probable que los ladrillos crudos se aplasten en el horno, bajo el peso de los que están encima; se pueden contraer y agrietarse durante el cocido; el agua expulsada puede condensarse en los ladrillos fríos, lejanos a la fuente de calor; o se puede generar vapores, creando presiones excesivas en los ladrillos; y, finalmente se necesita mucho combustible para eliminar el agua restante. Por ello, es vital un secado completo.
• El secado debe ser relativamente lento, esto es, la velocidad a la cual la humedad se evapora de la superficie no debe ser mas rápida que la velocidad a la cual se puede expandir por los finos poros del ladrillo crudos. Los ladrillos deberán estar rodeados por aire, por lo que deben ser apilados con suficientes espacios vacos entre si.
• El secado natural se hace a la intemperie bajo el sol, pero es aconsejable un recubrimiento protector (láminas plásticas, hojas o hierba) para evitar un secado rápido. Si es probable que llueva, el secado debe realizarse bajo techo. Aunque tradicionalmente, los ladrillos solo se hacen en la estación seca.
• El secado artificial (empleado en las grandes plantas mecanizadas) se realiza en cámaras especiales que hacen uso del calor recuperado de los hornos o zonas de enfriamiento.
• La contracción debido al secado es inevitable y no causa serios problemas si es menor de 7% de contracción lineal. No se debe exceder de una contracción lineal de 10%. Si es necesario, debe reducirse la proporción de arcilla añadiendo arena o chomota (desechos de ladrillos pulverizados).
Cocción
• Hay dos tipos de hornos para cocer ladrillos: horno intermitente y continuo.
• Los hornos intermitentes incluyen mordazas y hornos Scove (hornos de campo tradicionales), hornos de tiro de aire superior y los de tiro de aire inferior. La eficiencia del combustible es muy baja, pero se adaptan a las cambiantes demandas del mercado. Varan en tamaño desde 10,000 a 100,000 ladrillos.
• Los hornos continuos incluyen varias versiones del horno Hoffman (particularmente el horno de trinchera de Bull) y el horno de tiro de aire forzado. Son muy eficientes en el consumo del combustible. Los hornos túnel, en los cuales los ladrillos pasan a través de un fuego estacionario, son demasiados sofisticados y costosos para ser considerados aquí.
• Las mordazas básicamente son una pila de ladrillos crudos esparcidos con material combustible (por ejemplo, carbón de piedra triturado, cascaras de arroz, estiércol). En la base de la mordaza se dejan algunos orificios en donde se prende el fuego. Los orificios se cierran y se deja arder el combustible, lo cual puede tomar pocos das o varias semanas. Los ladrillos cercan al centro de la mordaza ser más duras. Es necesario seleccionarlos, ya que aproximadamente 20 o 30% ser inservibles. Estos son recocidos o empleados en la base, en los lados o en la parte superior de la mordaza.
• Los hornos scove, revocados en ambos lado con barro, básicamente son iguales que las mordazas, excepto que los túneles se construyen a través de la base de la pila para alimentar combustible adicional. Este es el mejor método para quemar madera.
• Los hornos con tiro de aire superior (también conocido como hornos Escocés) funciona igual que los scoves, excepto que los túneles y las paredes son permanentes.
• Los hornos con tiro de aire inferior tienen un techo abovedado permanente. Los gases calientes del combustible quemado en los lados del horno, se elevan hacia el techo arqueado y descienden entre los ladrillos por la succión de la chimenea, a través del piso perforado para salir por la chimenea.
• El horno Hoffman, que originalmente era circular pero ahora ms comúnmente es oval, es un horno multicamaras en el cual el aire de combustión es precalentado enfriando ladrillos en algunas cámaras, y pasa por la zona del fuego, desde la cual los gases de evacuación precalientan los ladrillos crudos. Mientras los ladrillos enfriados son retirados de un lado de la cámara vaca, los ladrillos crudos son apilados en el otro lado. El combustible es alimentado por la parte superior, a través de los orificios en el techo arqueado permanente. La producción diaria es de aproximadamente 10,000 ladrillos.
• El horno de trinchera de Bull funciona bajo el principio del horno Hoffman, excepto que se omite el costoso techo abovedado y los gases de evacuación salen por chimeneas de metal intercambiables de 16 m. de alto con una amplia base, que se acoplan en los orificios de ventilación ubicados en la parte superior del horno. El combustible, generalmente carbón de piedra triturado es alimentado por los orificios de la parte superior. Dependiendo del tamaño del horno la producción diaria puede variar entre 10,000 y 23,000 ladrillos, siendo el 70% de ellos de alta calidad.
• El horno con tiro de aire forzado es una versión mejorada de horno de trinchera de Bull, en el que las paredes transversales temporales de ladrillos crudos dejan aberturas en los lados alternos, haciendo que el aire caliente viaje una gran distancia en zigzag, obteniendo una mayor transferencia de calor en una cantidad dada de combustible-cale-factor (madera y piedra de carbón). Para proporcionar el tiro de aire necesario se instalan ventiladores. Es posible una producción diaria de 30,000 ladrillos.
• La madera, el carbón y el petróleo son los principales tipos de combustible empleados. El carbón se emplea para cualquier propósito, mientras que la madera es poco adecuada en mordazas y el petróleo no se emplea en mordaza, en hornos con tipo de aire inferior, hornos de trinchera de Bull y hornos con tirado aire forzado.

Escalas de Producción en la Fabricación de Ladrillos (Bibl. 04.04)
Escala de Producción
Número de Ladrillos por da (promedio)
Ejemplos de procesos utilizados
Apropiado para el rea de mercado
Pequeña
1000
Hecho a mano, quemado en mordaza.
Pueblos rurales
Mediana
10000
Prensa mecanizados, horno de trinchera de Bull
Ciudades cercanas
Grande
100000
Completamente automático, cortado con alambre expulsado, horno de tunal.
Áreas industrializadas en gran demanda y buena infraestructura.

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