UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA COMPORTAMIENTO REOLÓGICO DE LA PASTA DE PRODUCCIÓN DE

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1 UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA COMPORTAMIENTO REOLÓGICO DE LA PASTA DE PRODUCCIÓN DE LA EMPRESA EDESA S.A. TRABAJO DE GRADO PARA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO QUÍMICO AUTOR: PAÚL ESTEBAN CHANGO REMACHE QUITO 2015

2 UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA COMPORTAMIENTO REOLÓGICO DE LA PASTA DE PRODUCCIÓN DE LA EMPRESA EDESA S.A. TRABAJO DE GRADO PARA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO QUÍMICO AUTOR: PAÚL ESTEBAN CHANGO REMACHE TUTOR: ING. LUIS ALBERTO CALLE GUADALUPE QUITO 2015

3 APROBACIÓN DEL TUTOR En calidad de tutor del Trabajo de grado, titulado COMPORTAMIENTO REOLÓGICO DE LA PASTA DE PRODUCCIÓN DE LA EMPRESA EDESA S.A., me permito certificar que el mismo es original y ha sido desarrollado por el señor PAÚL ESTEBAN CHANGO REMACHE, bajo mi dirección y conforme a todas las observaciones realizadas, considero que el trabajo reúne los requisitos necesarios. En la ciudad de Quito, a los 6 días del mes de agosto del Ing. Luis. A. Calle G. PROFESOR TUTOR ii

4 AUTORIZACIÓN DE LA AUTORÍA INTELECTUAL Yo, PAUL ESTEBAN CHANGO REMACHE en calidad de autor del trabajo de graduación realizado sobre COMPORTAMIENTO REOLÓGICO DE LA PASTA DE PRODUCCIÓN DE LA EMPRESA EDESA S.A., por la presente autorizo a la UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR, hacer uso de todos los contenidos que me pertenecen o de parte de los que contiene esta obra, con fines estrictamente académicos o de investigación. Los derechos que como autor me corresponden, con excepción de la presente autorización, seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo establecido en los artículos 5, 6, 8, 19 y demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual y su Reglamento. En la ciudad de Quito, a los 6 días del mes de agosto del FIRMA GRADUANDO C.C paulcr29082@yahoo.es iii

5 A Dios por bendecirme en cada paso que doy, a mi madre Wilma por ser el pilar fundamental y ejemplo de que con esfuerzo y dedicación se puede lograr grandes cosas, a mi abuelita Berthy quien ha sido mi consejera durante mi carrera universitaria. A mi novia Diana la cual ha estado a mi lado desde el primer día de Universidad apoyándome en cada decisión y tiempos difíciles. A mis amigos quienes estuvieron en los malos y buenos momentos alentándome para no rendirme en el camino universitario. iv

6 AGRADECIMIENTOS A la Universidad Central del Ecuador y de forma especial a la Facultad de Ingeniería Química en la cual he adquirido un gran conocimiento para poder formarme como un gran Ingeniero Químico. Al Profesor Ing. Luis. A. Calle G. excelente académico, Director del Instituto de Investigación y Postgrado de la Facultad de Ingeniería Química por su apoyo en este trabajo de grado. A la Empresa Edesa S.A. por darme la oportunidad de poder realizar mi trabajo de graduación en su laboratorio, en especial al Señor Ingeniero Marco Carrillo, Gerente Técnico de la empresa ya que gracias a él este trabajo no se viera realizado. Al Tlgo. Juan Carlos Álvarez quien con su ayuda desinteresada ayudó a la planificación de recolección de muestras para fines académicos y me supo transmitir su conocimiento más a fondo sobre el mundo de las cerámicas. Al personal de la empresa Edesa S.A. quienes supieron transmitirme su experiencia en la realización de los ensayos de la pasta de producción. A los profesores de la Facultad de Ingeniería Química que con sus conocimientos y experiencias forman nuevos profesionales. A todas las personas que directa o indirectamente han ayudado en la realización de este trabajo. v

7 CONTENIDO Pág. LISTA DE TABLAS... xii LISTA DE GRÁFICOS....xiv LISTA DE FIGURAS...xvi LISTA DE ANEXOS....xvii RESUMEN xviii ABSTRACT xix INTRODUCCIÓN MARCO TEÓRICO Reología Fluido Tipos de fluidos Fluidos Newtonianos Fluidos no newtonianos Dependientes del tiempo Independientes del tiempo Ley de viscosidad de Newton Viscosidad Tipos de viscosidad Viscosidad dinámica o absoluta Viscosidad aparente Viscosidad cinemática Modelos reológicos Modelo de Ostwald de Waele Modelo de Sisko Modelo de Eyring Modelo de Ellis vi

8 1.7.5.Modelo de Reiner Philippoff Modelo de Bingham Modelo de Herschel Bukley Pasta de cerámica Composición de la pasta de cerámica Elaboración de la pasta cerámica en la Empresa Edesa S.A Slurry Slurry plástico Slurry no plástico Mezcla de materia plástica y no plástica Criterios para la elaboración de la pasta de cerámica Viscosidad Peso específico Baroid húmedo Baroid seco Concentración de sulfatos Aspectos para obtener una buena reología en la pasta de cerámica Materias primas Plasticidad Resistencia en verde y durante la quema Vitrificación Control de expansión térmica Tamaño adecuado de las partículas Química adicionada La producción de pasta de cerámica es un proceso dinámico PARTE EXPERIMENTAL Diseño experimental Esquema del proceso de caracterización de la pasta de producción Esquema del proceso del análisis reológico Análisis reológico Sustancias y Reactivos Materiales y Equipos Muestreo de la pasta de producción Método de muestreo Procedimiento para la caracterización de la pasta de producción vii

9 Peso específico Viscosidad Baroid húmedo Baroid seco Concentración de sulfatos Preparación de la pasta Pasta sin recorte Pasta con recorte Pasta solo recorte Pasta para tanques Pasta para pocetas Análisis Reológico DATOS EXPERIMENTALES Caracterización básica de la pasta de producción Densidad a 18 C Viscosidad dinámica a 18 C Baroid húmedo para las pastas estudiadas Baroid seco para las pastas estudiadas Concentración de sulfatos para las pastas estudiadas Datos y diagramas del análisis reológico Datos y gráficos de la pasta sin recorte Pasta sin recorte a 180 cp y 25 C Pasta sin recorte a 180 cp y 32 C Pasta sin recorte a 180 cp y 45 C Pasta sin recorte a 500 cp y 25 C Pasta sin recorte a 500 cp y 32 C Pasta sin recorte a 500 cp y 45 C Pasta sin recorte a 1000 cp y 25 C Pasta sin recorte a 1000 cp y 32 C Pasta sin recorte a 1000 cp y 45 C Datos y gráficos de la pasta con recorte Pasta con recorte a 180 cp y 25 C Pasta con recorte a 180 cp y 32 C Pasta con recorte a 180 cp y 45 C Pasta con recorte a 500 cp y 25 C viii

10 Pasta con recorte a 500 cp y 32 C Pasta con recorte a 500 cp y 45 C Pasta con recorte a 1000 cp y 25 C Pasta con recorte a 1000 cp y 32 C Pasta con recorte a 1000 cp y 45 C Datos y gráficos de pasta solo recorte Pasta solo recorte a 180 cp y 25 C Pasta solo recorte a 180 cp y 32 C Pasta solo recorte a 180 cp y 45 C Pasta solo recorte a 500 cp y 25 C Pasta solo recorte a 500 cp y 32 C Pasta solo recorte a 500 cp y 45 C Pasta solo recorte a 1000 cp y 25 C Pasta solo recorte a 1000 cp y 32 C Pasta solo recorte a 1000 cp y 45 C Datos y gráficos de la pasta para tanques Pasta para tanques a 1260 cp y 25 C Pasta para tanques a 1260 cp y 32 C Pasta para tanques a 1260 cp y 45 C Datos y gráficos de la pasta para pocetas Pasta para pocetas a 540 cp y 25 C Pasta para pocetas a 540 cp y 32 C Pasta para pocetas a 540 cp y 45 C CÁLCULOS Propiedades del fluido Condiciones para la succión Condiciones para la descarga Cálculo de la velocidad del fluido Cálculo del área de la tubería Cálculo del caudal del fluido Cálculo del Número de Reynolds Cálculo del coeficiente de fricción Calculo de pérdidas en la succión Pérdidas por fricción Pérdidas por accesorios ix

11 4.7.3.Pérdidas totales en la succión Calculo de pérdidas en la descarga Pérdidas por fricción Pérdidas por accesorios Pérdidas totales en la descarga Pérdidas totales en el sistema Cálculo de la presión ejercida por la bomba Cálculo de la potencia de la bomba RESULTADOS Modelos reológicos para la pasta sin recorte Modelos reológicos para la pasta sin recorte a 180 cp Modelos reológicos para la pasta sin recorte a 500 cp Modelos reológicos para la pasta sin recorte a 1000 cp Pasta sin recorte a las temperaturas estudiadas Modelos reológicos para la pasta con recorte Modelos reológicos para la pasta con recorte a 180 cp Modelos reológicos para la pasta con recorte a 500 cp Modelos reológicos para la pasta con recorte a 1000 cp Pasta con recorte a las temperaturas estudiadas Modelos reológicos para la pasta solo recorte Modelos reológicos para la pasta solo recorte a 180 cp Modelos reológicos para la pasta solo recorte a 500 cp Modelos reológicos para la pasta solo recorte a 1000 cp Pasta solo recorte a las temperaturas estudiadas Modelos reológicos para la pasta para tanques Modelos reológicos para la pasta para tanques a 1260 cp Pasta para tanques a las temperaturas estudiadas Modelos reológicos para la pasta para pocetas Modelos reológicos para la pasta para pocetas a 540 cp Pasta para pocetas a las temperaturas estudiadas Pasta sin recorte y pasta con recorte a 25 ⁰C Pasta sin recorte y pasta con recorte a 32 ⁰C Pasta sin recorte y pasta con recorte a 45 ⁰C Esfuerzo de corte aplicado para la máxima velocidad de deformación Pastas estudiadas en función de la temperatura a /s x

12 5.11.Condiciones de bombeo DISCUSION CONCLUSIONES RECOMENDACIONES CITAS BIBLIOGRAFICAS BIBLIOGRAFÍA xi

13 LISTA DE TABLAS Pág. Tabla 1. Valores de viscosidad para la elaboración de la pasta de producción Tabla 2. Valores de peso específico para la elaboración de la pasta de producción Tabla 3. Valores de baroid húmedo para la elaboración de la pasta de producción Tabla 4. Valores de baroid seco para la elaboración de la pasta de producción Tabla 5. Valores de baroid seco para la elaboración de la pasta de producción Tabla 6. Valores de peso específico de pastas estudiadas Tabla 7. Valores de viscosidad cinemática de pastas estudiadas Tabla 8. Valores de baroid húmedo de pastas estudiadas Tabla 9. Valores de baroid seco de pastas estudiadas Tabla 10. Valores de concentración de sulfatos de pastas estudiadas Tabla 11. Datos reológicos de la pasta sin recorte a 180 cp y 25 C Tabla 12. Datos reológicos de la pasta sin recorte a 180 cp y 32 C Tabla 13. Datos reológicos de la pasta sin recorte a 180 cp y 45 C Tabla 14. Datos reológicos de la pasta sin recorte a 500 cp y 25 C Tabla 15. Datos reológicos de la pasta sin recorte a 500 cp y 32 C Tabla 16. Datos reológicos de la pasta sin recorte a 500 cp y 45 C Tabla 17. Datos reológicos de la pasta sin recorte a 1000 cp y 25 C Tabla 18. Datos reológicos de la pasta sin recorte a 1000 cp y 32 C Tabla 19. Datos reológicos de la pasta sin recorte a 1000 cp y 45 C Tabla 20. Datos reológicos de la pasta con recorte a 180 cp y 25 C Tabla 21. Datos reológicos de la pasta con recorte a 180 cp y 32 C Tabla 22. Datos reológicos de la pasta con recorte a 180 cp y 45 C Tabla 23. Datos reológicos de la pasta con recorte a 500 cp y 25 C Tabla 24. Datos reológicos de la pasta con recorte a 500 cp y 32 C Tabla 25. Datos reológicos de la pasta con recorte a 500 cp y 45 C Tabla 26. Datos reológicos de la pasta con recorte a 1000 cp y 25 C Tabla 27. Datos reológicos de la pasta con recorte a 1000 cp y 32 C Tabla 28. Datos reológicos de la pasta con recorte a 1000 cp y 45 C Tabla 29. Datos reológicos de la pasta solo recorte a 180 cp y 25 C xii

14 Tabla 30. Datos reológicos de la pasta solo recorte a 180 cp y 32 C Tabla 31. Datos reológicos de la pasta solo recorte a 180 cp y 45 C Tabla 32. Datos reológicos de la pasta solo recorte a 500 cp y 25 C Tabla 33. Datos reológicos de la pasta solo recorte a 500 cp y 32 C Tabla 34. Datos reológicos de la pasta solo recorte a 500 cp y 45 C Tabla 35. Datos reológicos de la pasta solo recorte a 1000 cp y 25 C Tabla 36. Datos reológicos de la pasta solo recorte a 1000 cp y 32 C Tabla 37. Datos reológicos de la pasta solo recorte a 1000 cp y 45 C Tabla 38. Datos reológicos de la pasta para tanques a 1260 cp y 25 C Tabla 39. Datos reológicos de la pasta para tanques a 1260 cp y 32 C Tabla 40. Datos reológicos de la pasta para tanques a 1260 cp y 45 C Tabla 41. Datos reológicos de la pasta para pocetas a 540 cp y 25 C Tabla 42. Datos reológicos de la pasta para pocetas a 540 cp y 32 C Tabla 43. Datos reológicos de la pasta para pocetas a 540 cp y 45 C Tabla 44. Valores de longitud equivalente para accesorios Tabla 45. Valores de longitud equivalente para accesorios Tabla 46. Modelos reológicos para la pasta sin recorte a 180cP Tabla 47. Modelos reológicos para la pasta sin recorte a 500cP Tabla 48. Modelos reológicos para la pasta sin recorte a 1000cP Tabla 49. Modelos reológicos para la pasta con recorte a 180cP Tabla 50. Modelos reológicos para la pasta con recorte a 500cP Tabla 51. Modelos reológicos para la pasta con recorte a 1000 cp Tabla 52. Modelos reológicos para la pasta solo recorte a 180cP Tabla 53. Modelos reológicos para la pasta solo recorte a 500cP Tabla 54. Modelos reológicos para la pasta solo recorte a 1000 cp Tabla 55. Modelos reológicos para la pasta para tanques a 1260 cp Tabla 56. Modelos reológicos para la pasta para pocetas a 540 cp Tabla 57. Esfuerzo de corte de las pastas estudiadas Tabla 58. Condiciones de bombeo xiii

15 LISTA DE GRÁFICOS Pág. Gráfico 1. Diagrama reológico de la pasta sin recorte a 180 cp y 25 C Gráfico 2. Diagrama reológico de la pasta sin recorte a 180 cp y 32 C Gráfico 3. Diagrama reológico de la pasta sin recorte a 180 cp y 45 C Gráfico 4. Diagrama reológico de la pasta sin recorte a 500 cp y 25 C Gráfico 5. Diagrama reológico de la pasta sin recorte a 500 cp y 32 C Gráfico 6. Diagrama reológico de la pasta sin recorte a 500 cp y 45 C Gráfico 7. Diagrama reológico de la pasta sin recorte a 1000 cp y 25 C Gráfico 8. Diagrama reológico de la pasta sin recorte a 1000 cp y 32 C Gráfico 9. Diagrama reológico de la pasta sin recorte a 1000 cp y 45 C Gráfico 10. Diagrama reológico de la pasta con recorte a 180 cp y 25 C Gráfico 11. Diagrama reológico de la pasta con recorte a 180 cp y 32 C Gráfico 12. Diagrama reológico de la pasta con recorte a 180 cp y 45 C Gráfico 13. Diagrama reológico de la pasta con recorte a 500 cp y 25 C Gráfico 14. Datos reológicos de la pasta con recorte a 500 cp y 32 C Gráfico 15. Datos reológicos de la pasta con recorte a 500 cp y 45 C Gráfico 16. Diagrama reológico de la pasta con recorte a 1000 cp y 25 C Gráfico 17. Diagrama reológico de la pasta con recorte a 1000 cp y 32 C Gráfico 18. Diagrama reológico de la pasta con recorte a 1000 cp y 45 C Gráfico 19. Diagrama reológico de la pasta solo recorte a 180 cp y 25 C Gráfico 20. Diagrama reológico de la pasta solo recorte a 180 cp y 32 C Gráfico 21. Diagrama reológico de la pasta solo recorte a 180 cp y 45 C Gráfico 22. Diagrama reológico de la pasta solo recorte a 500 cp y 25 C Gráfico 23. Diagrama reológico de la pasta solo recorte a 500 cp y 32 C Gráfico 24. Diagrama reológico de la pasta solo recorte a 500 cp y 45 C Gráfico 25. Diagrama reológico de la pasta solo recorte a 1000 cp y 25 C Gráfico 26. Diagrama reológico de la pasta solo recorte a 1000 cp y 32 C Gráfico 27. Diagrama reológico de la pasta solo recorte a 1000 cp y 45 C xiv

16 Gráfico 28. Diagrama reológico de la pasta para tanques a 1260 cp y 25 C Gráfico 29. Diagrama reológico de la pasta para tanques a 1260 cp y 32 C Gráfico 30. Diagrama reológico de la pasta para tanques a 1260 cp y 45 C Gráfico 31. Diagrama reológico de la pasta para pocetas a 540 cp y 25 C Gráfico 32. Diagrama reológico de la pasta para pocetas a 540 cp y 32 C Gráfico 33. Diagrama reológico de la pasta para pocetas a 540 cp y 45 C Gráfico 34. Diagrama pasta sin recorte a las temperaturas estudiadas Gráfico 35. Diagrama pasta sin recorte viscosidad = f (velocidad de deformación) Gráfico 36. Diagrama pasta con recorte a las temperaturas estudiadas Gráfico 37. Diagrama pasta con recorte viscosidad = f (velocidad de deformación) Gráfico 38. Diagrama pasta solo recorte a las temperaturas estudiadas Gráfico 39. Diagrama pasta solo recorte viscosidad = f (velocidad de deformación) Gráfico 40. Diagrama pasta para tanques a las temperaturas estudiadas Gráfico 41. Diagrama pasta para tanques viscosidad = f (velocidad de deformación) Gráfico 42. Diagrama pasta para pocetas a las temperaturas estudiadas Gráfico 43. Diagrama pasta para pocetas viscosidad = f (velocidad de deformación) Gráfico 44. Diagrama pasta sin recorte y pasta con recorte a 25 C Gráfico 45. Diagrama pasta sin recorte y pasta con recorte a 32 C Gráfico 46. Diagrama pasta sin recorte y pasta con recorte a 45 C Gráfico 47. Diagrama pastas estudiadas en funcion de la temperatura xv

17 LISTA DE FIGURAS Pág. Figura 1. Tipos de fluidos Figura 2. Curvas características para un fluido newtoniano... 4 Figura 3. Fluidos newtonianos y no newtonianos independientes del tiempo Figura 4. Esfuerzo cortante en un fluido entre placas paralelas Figura 5. Curva de fluidez para representar la viscosidad dinámica y aparente Figura 6. Diagrama triaxial de la composición de las pastas cerámicas Figura 7. Diagrama de la elaboración de la pasta de cerámica Figura 8. Diseño Experimental de la Caracterización de la Pasta de producción Figura 9. Diseño experimental del análisis reológico xvi

18 LISTA DE ANEXOS Pág. ANEXO A. Preparación de pasta ANEXO B. Equipo para el ensayo de Baroid ANEXO C. Viscosímetro de Brookfield para el ensayo de viscosidad ANEXO D. Pasta obtenida del ensayo de baroid ANEXO E. Reómetro Physical MCR ANEXO F. Diagrama para longitudes equivalentes de accesorios ANEXO G. Diagrama isométrico del sistema de bombeo xvii

19 COMPORTAMIENTO REOLÓGICO DE LA PASTA DE PRODUCCIÓN DE LA EMPRESA EDESA S.A. RESUMEN Estudio del comportamiento reológico de la pasta de producción de la empresa Edesa S.A., analizando la influencia del esfuerzo cortante y la velocidad de deformación a varias condiciones de temperatura para diferentes muestras de viscosidad. Se prepararon muestras de pasta con viscosidades de 180, 500 y 1000 Cp, medidas en un viscosímetro de Brookfield a 20 C, para las cuales además se determinaron sus propiedades físico químicas. Con la ayuda del reómetro PHYSICAL MCR 301 se realizó el análisis reológico en el rango de velocidad de deformación de 0,1 a rev/s a las temperaturas de 25, 32 y 45 C. Los resultados se muestran mediante gráficas de esfuerzo cortante y viscosidad en función de la velocidad de deformación. Se concluye que la pasta de producción a las temperaturas estudiadas, se comporta bajo el modelo reológico de Herschel-Bulkley, y además que la reutilización de piezas defectuosas en la formulación de la pasta, incide en forma significativa ya que se requiere un mayor esfuerzo cortante para promover su fluidez. PALABRAS CLAVES: /REOLOGÍA /PASTA CERÁMICA /FLUIDO NO NEWTONIANO /VISCOSIDAD /MODELOS REOLÓGICOS/ xviii

20 RHEOLOGICAL BEHAVIOR OF PRODUCTION PASTE AT THE COMPANY EDESA S.A. ABSTRACT Study of the rheological behavior of the production paste at the company Edesa S.A. analyzing the influence of the shear strain rate and deformation velocity at various temperature conditions for different samples of viscosity. Paste samples were prepared having viscosities of 180, 500 and 1000 Cp, measured in a Brookfield viscometer at 20 C, which in addition to their physicochemical properties were determined. With the help of rheometer PHYSICAL MCR 301; rheological analysis temperatures of 25, 32 and 45 C was carried out in the strain rate range from 0,1 to rev/s. The results are shown by graphs of shear stress and viscosity as a function of strain rate. It is concluded that the pulp production temperatures studied, acts on the rheological model Herschel-Bulkley, and further that the reuse of defective parts in the formulation of the paste, falls significantly as more shear is required to promote their fluency. KEYWORDS: / REOLOGY / CERAMIC PASTE / NON-NEWTONIAN FLUID / VISCOSITY / RHEOLOGICAL MODELS / xix

21 INTRODUCCIÓN El sector del campo cerámico ha avanzado en gran medida, debido a su mayor estabilidad, tanto mecánica como química a las altas temperaturas. En la actualidad, los materiales cerámicos son muy utilizados y son productos de gran interés en el campo de la ingeniería. La reología como ciencia aún está dando los primeros pasos en cuanto a predecir acertadamente el comportamiento de fluidos en sistemas reales. Desde hace tiempo, se ha reconocido la necesidad de obtener datos más completos sobre las propiedades de flujo de los fluidos que circulan por el interior de las tuberías. Por lo tanto, la reología es muy importante en la industria cerámica ya que gracias a ésta se puede entender el comportamiento reológico de los fluidos, en este caso el de la pasta de producción de la Empresa Edesa S.A. y a la vez nos permite establecer las mejores condiciones de trabajo. Los estudios reológicos que se han realizado se han enfocado más en las áreas de petróleos y alimentos, obteniéndose información que ha sido de gran valía para cada una de esas áreas, permitiéndoles entender el comportamiento reológico de sus materias de interés. La industria cerámica tiene varios problemas en su producción y uno de ellos es la falta de un estudio reológico en las pastas para la elaboración de las diferentes piezas de cerámica, razón por lo cual no ha permitido entender el comportamiento de dichas pastas en los diferentes procesos de producción. Por todo ello, se ha visto la necesidad de realizar un estudio reológico de la pasta de producción de la empresa Edesa S.A., y la incidencia de la reutilización de piezas defectuosas en crudo o llamado también recorte en la formulación de la pasta, lo cual ayudará en gran medida a entender el flujo de la pasta de producción con recorte y sin recorte con la aplicación de una fuerza externa, relacionándolo con la velocidad de deformación a diferentes condiciones de temperatura. En el presente trabajo se realizaron caracterizaciones físico químicas de muestras de pasta de producción y sus respectivos análisis reológicos. La caracterización físico química de cada una de las muestras se realizó mediante el manual de ensayos de laboratorio de Edesa PRPPM-1, basado en las normas ASTM C329-8, ASTM C Y ASTM C

22 El análisis reológico se realizó con ayuda del reómetro PHYSICA MCR 301 y el software Rheoplus a las temperaturas de 25, 32 y 45 C, en donde se obtuvieron una serie de datos y gráficas de esfuerzo cortante en función de la velocidad de deformación, lo que nos permitió obtener los modelos reológicos para cada una de las muestras de pasta a las temperaturas estudiadas. Los resultados experimentales nos indican que la adición de recorte, en la formulación de la pasta de producción, provoca que fluya con menor rapidez, siendo necesario un mayor esfuerzo cortante, lo que en el proceso de vaciado influye en la velocidad de drenado de la pasta al encontrarse en el molde. Sin embargo, el comportamiento reológico no varía cuando se trabaja con pasta con recorte en un rango de velocidades de 0,1 a /s, ya que se sigue comportando de acuerdo al modelo de Herschel-Bulkley. A la vez con los datos experimentales se establecieron las condiciones de operación del sistema de bombeo y con eso dar una mejora interna en el proceso de producción. 2

23 1. MARCO TEÓRICO Reología. La reología ha entrado a formar parte del vocabulario habitual en multitud de disciplinas y áreas tecnológicas, entre las que el sector cerámico no es una excepción. La reología es una de las pocas materias cuya génesis tiene lugar en una fecha exacta: el 29 de abril de En esa fecha, y durante el transcurso del Tercer Simposio de Plasticidad, se decidió crear una organización permanente ( The American Society of Rheology ) para el desarrollo de una nueva disciplina cuyo objetivo era el estudio del flujo y deformación de todas las formas de la materia.[1] La definición aceptada por la IUPAC ( International Union of Pure and AppliedChemistry ) es la siguiente: Reologia: estudio del flujo y deformación de la materia bajo la influencia de una fuerza mecánica. Se refiere especialmente al comportamiento del material que no puede describirse por los modelos lineales simples de la hidrodinámica y elasticidad.[2] 1.2. Fluido Un fluido se define como una sustancia que se deforma continuamente bajo la aplicación de esfuerzos cortantes.[3] Las características reológicas de un fluido son uno de los criterios esenciales en el desarrollo de productos en el ámbito industrial. Frecuentemente, éstas determinan las propiedades funcionales de algunas sustancias e intervienen durante el control de calidad, el diseño de operaciones básicas como bombeo, mezclado y envasado, almacenamiento y estabilidad física. Las propiedades reológicas se definen a partir de la relación existente entre una fuerza o sistema de fuerzas externas y su respuesta, ya sea como deformación o flujo. Todo fluido se va a deformar en mayor o menor medida al someterse a un sistema de fuerzas externas. Dicho sistema de fuerzas se representa matemáticamente mediante el esfuerzo cortante τ xy, mientras que la respuesta dinámica del fluido se cuantifica mediante la velocidad de deformación γ. 3

24 1.3. Tipos de fluidos. Existen 3 tipos de fluidos: Newtonianos (proporcionalidad entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación); no Newtonianos (no hay proporcionalidad entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación) y Viscoelásticos (se comportan como líquidos y sólidos, presentando propiedades de ambos). Un esquema conciso de los tipos de fluido existentes en reología es el observado en la figura 1. Figura 1. Tipos de fluidos. Fuente: RAMIREZ Juan. Introducción a la Reología de Alimentos. Cali p Fluidos Newtonianos. Los fluidos que obedecen la ley de viscosidad de Newton se llaman fluidos newtonianos. En los fluidos newtonianos existe una relación lineal entre el esfuerzo cortante τ yx y el gradiente de velocidad dv/dy (velocidad cortante). Esto significa que la viscosidad µ es constante e independiente de la velocidad cortante.[4] a) Curva de fluidez. b) Curva de viscosidad. Figura 2. Curvas características para un fluido newtoniano. Fuente: RAMIREZ Juan. Introducción a la Reología de Alimentos. Cali p

25 Fluidos no newtonianos. En fluidos no newtonianos, la relación entre el esfuerzo de corte τ xy y el gradiente de velocidad dv/dy (velocidad de deformación) no es lineal, es decir, la viscosidad µ no permanece constante sino que está en función de la velocidad cortante. Algunos líquidos no obedecen esta ley simple de Newton, como pastas, lechadas, altos polímeros y emulsiones.[5] Los fluidos no newtonianos pueden dividirse en dos categorías: Dependientes e independientes del tiempo Dependientes del tiempo. Tixotrópicos. Se produce una disminución de la viscosidad al aplicar un esfuerzo cortante y recupera su viscosidad inicial tras un tiempo de reposo. Reopéctricos. Se produce un aumento de la viscosidad al aplicar un esfuerzo cortante y recupera su viscosidad inicial tras un tiempo de reposo Independientes del tiempo. Plásticos ideales o de Bingham. Solo difieren de los Newtonianos en que la relación entre esfuerzo y velocidad cortante no pasa por el origen; para comenzar a fluir requieren de un esfuerzo cortante inicial diferente de cero. Pseudoplásticos. Se vuelven menos viscosos a medida que se incrementa el esfuerzo cortante que se les imprime para que fluyan (coloquialmente, y a manera de ejemplo, se "adelgazan" mientras más intensamente se agiten). La gran mayoría de los fluidos no newtonianos, incluidos los alimenticios, se encuentran dentro de esta clase. Dilatantes. Son mucho menos comunes que los pseudoplásticos, y, al contrario de ellos, incrementan su viscosidad al ser sometidos a un mayor esfuerzo cortante. Algunas soluciones dilatantes son la harina de maíz, el azúcar, el almidón en agua. 5

26 Figura 3. Fluidos newtonianos y no newtonianos independientes del tiempo. Fuente: ORREGO, Carlos. Procesamiento de Alimentos [En línea]. Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ingeniería y Arquitectura. [Fecha de consulta: 18 Abril 2015]. Disponible en: Ley de viscosidad de Newton. Cuando un fluido fluye a través de un canal cerrado, esto es, una tubería o entre dos placas planas, se representan dos tipos de flujo, dependiendo de la velocidad de dicho fluido. A velocidades bajas, el fluido tiende a fluir sin mezclado lateral y las capas adyacentes se resbalan unas sobre las otras como los naipes de una baraja. En este caso no hay corrientes cruzadas perpendiculares a la dirección del flujo, ni tampoco remolinos del fluido. A éste régimen o tipo de flujo se le llama flujo laminar. A velocidades más altas se forman remolinos, lo que conduce a un mezclado lateral. Esto se llama flujo turbulento.[6] Con respecto a la viscosidad, un fluido puede diferenciarse de un sólido por su comportamiento cuando se somete a un esfuerzo (fuerza por unidad de área) o fuerza aplicada. Un sólido elástico se deforma en una magnitud proporcional similar al esfuerzo aplicado. Sin embargo, cuando un fluido se somete a un esfuerzo aplicado similar continúa deformándose, esto es, fluye a una velocidad que aumenta con el esfuerzo creciente. La viscosidad es la propiedad de un fluido que da lugar a fuerzas que se oponen al movimiento relativo de capas adyacentes en el fluido. En la figura (4) se muestra un fluido encerrado entre dos placas paralelas infinitas. Supóngase que la placa inferior se desplaza paralelamente a la superior a una velocidad constante ΔVz (m/s) mayor que la de la placa superior, debido a la aplicación de una fuerza uniforme de F (N). 6

27 Las placas tienen una separación Δy (m). Todas las capas del líquido se desplazan en la dirección z. La capa inmediatamente adyacente a la placa inferior se desplaza a la velocidad de dicha placa. La capa que le sigue hacia arriba se mueve a una velocidad un poco menor, y cada una de ellas tiene una velocidad un poco menor que la anterior al recorrer el fluido en la dirección y. Este perfil de velocidades es lineal con respecto a la dirección y, tal como se muestra en la siguiente figura. Figura 4. Esfuerzo cortante en un fluido entre placas paralelas. Fuente: RAMIREZ, Juan. Introducción a la Reología de Alimentos. Cali p. 18. Para muchos fluidos se ha determinado en forma experimental que la fuerza F en newtons es directamente proporcional a la velocidad ΔVz en m/s, como se puede ver en la ecuación (1); el área A en m 2 de la placa usada es inversamente proporcional a la distancia Δy en m. Expresada con la ley de viscosidad de Newton cuando el flujo es laminar. (1) Donde u es una constante de proporcionalidad llamada viscosidad del fluido en Pa.s o Kg/m.s. Cuando Δy tiende a cero y usando la definición de derivada. (2) Donde τ yx = F/A, es el esfuerzo cortante o fuerza por unidad de área en N/m 2. 7

28 1.5. Viscosidad. La viscosidad se puede definir como una medida de la resistencia a la deformación del fluido. Dicho concepto se introdujo anteriormente en la ley de Newton, que relaciona el esfuerzo cortante con la velocidad de deformación.[7] (3) Dónde: τ: esfuerzo cortante [mpa] µ: viscosidad [mpa.s] γ: velocidad de deformación [s -1 ] 1.6. Tipos de viscosidad. Existen tres tipos de viscosidad: La viscosidad dinámica, la viscosidad cinemática y la viscosidad aparente Viscosidad dinámica o absoluta. Es la constante de proporcionalidad entre el esfuerzo cortante y el gradiente de velocidad que aparece en la Ley de Newton. La viscosidad dinámica es una propiedad molecular del fluido y no depende del movimiento de este. La unidad más utilizada de esta viscosidad es el poise.[8] (4) Viscosidad aparente. Se define como el cociente entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación, cono se puede ver en la ecuación (5). Este término es el que se utiliza al hablar de viscosidad para fluidos no newtonianos.[9] (5) 8

29 Figura 5. Curva de fluidez para representar la viscosidad dinámica y aparente Viscosidad cinemática. Existe otro término de viscosidad v denominada viscosidad cinemática, que relaciona la viscosidad dinámica con la densidad del fluido utilizado, como se puede ver en la ecuación (6). Las unidades más utilizadas de esta viscosidad son los centistokes (cst).su ecuación es la siguiente. (6) Donde v es la viscosidad cinemática, u es la viscosidad dinámica y ρ es la densidad del fluido Modelos reológicos. El estudio del comportamiento reológico de la pasta de cerámica, depende de varias variables como la temperatura, la velocidad de deformación, el esfuerzo de corte entre otras, para el estudio realizado se lo hizo en función de la velocidad de deformación, en donde el comportamiento de la pasta se puede asemejar a los siguientes modelos reológicos Modelo de Ostwald de Waele. Se representa por la relación que se muestra en la ecuación (7) y a menudo recibe el nombre de ley de la potencia. (7) Es un modelo de dos parámetros: K (índice de consistencia) y n (índice de comportamiento). 9

30 Para n=1, el modelo representa el comportamiento newtoniano, con n=k. Por consiguiente, la desviación del valor de n de la unidad es una medida del grado de desviación del comportamiento newtoniano. Para n > 1, el modelo sigue un comportamiento dilatante, mientras que n < 1 indica un comportamiento pseudoplástico Modelo de Sisko. El modelo desarrollado por Sisko adopta una expresión como se muestra en la ecuación (8). (8) En donde η ap es la viscosidad aparente, γ el gradiente de velocidad aplicada, K s el índice de consistencia, η s el índice de comportamiento y, η la viscosidad a gradiente infinito. Este modelo puede ser aplicado en operaciones como el bombeo de alimentos líquidos y los procesos de mezcla que implican altos gradientes de velocidad. Este modelo se puede considerar como una generalización del modelo de la potencia, y que a su vez tiene una cierta componente newtoniana, siendo un modelo adecuado para sistemas en lo que bajo ciertas condiciones de operación puede alcanzar un cierto comportamiento newtoniano.[10] Modelo de Eyring. La relación entre esfuerzo cortante y velocidad de cizalla se representa en la ecuación (9). ( ) (9) Es un modelo de dos parámetros η o y B que predice el comportamiento pseudoplástico para valores finitos de τ, y tiende asintóticamente a la ley de viscosidad de Newton cuando la velocidad de cizalla tiende a cero, en cuyo caso η = η o. Este modelo tiene una base teórica en la teoría cinética de los líquidos, desarrollado por Eyring.[11] 10

31 Modelo de Ellis. Es un modelo de tres parámetros, como se puede ver en la ecuación (10). Si el parámetro α es mayor que la unidad, el modelo tiende a un comportamiento newtoniano para valores bajos de esfuerzo cortante, si es menor que la unidad, la convergencia hacia la ley de newton se produce a altos valores de esfuerzo cortante. En ambos casos, el valor de viscosidad dinámica límite es ηo, el parámetro τ 1/2 es el valor del esfuerzo cortante para el que el valor de viscosidad dinámica sea justamente la mitad de ηo.[12] ( ( ) ) (10) Modelo de Reiner Philippoff. Es un modelo de tres parámetros que toma la forma mostrada en la ecuación (11). ( ) (11) Representa un comportamiento estructural con viscosidad límite a baja velocidad de cizalla η o y a alta velocidad de cizalla η. El parámetro τ s representa el valor de esfuerzo cortante para el que la viscosidad aparente tome el valor medio entre η o y η. [13] Modelo de Bingham. Es un modelo aplicable a fluidos con esfuerzo umbral. En donde se tiene dos condiciones como muestran las ecuaciones (12) y (13). (12) (13) El material no fluye hasta que no se aplica un esfuerzo superior al umbral τ o. El parámetro η o se denomina viscosidad plástica y está relacionada con la viscosidad aparente. [14] (14) 11

32 Modelo de Herschel Bukley. Es una generalización del modelo de Bingham, aplicable a fluidos plásticos pseudoplásticos y plásticos dilatantes. Se basa en las expresiones mostradas en las ecuaciones (15) y (16). (15) (16) En este modelo, K es un índice de consistencia y n es el índice de comportamiento. Con n > 1, representa un comportamiento plástico dilatante, mientras que para n < 1 representa un comportamiento plástico pseudoplástico. Para n = 1, el modelo es equivalente al modelo de Bingham con K = η 0.[15] 1.8. Pasta de cerámica. La pasta de cerámica son suspensiones, generalmente mezclas de materias arcillosas y no arcillosas que son llevadas a un punto de defloculación óptimo para su uso. En el caso de barbotinas para vaciado (sanitarios, algunos refractarios, etc.), los materiales muy finos en su granulometría son mezclados en una solución de agua y defloculante (llamado también electrolito que podría ser una mezcla de silicato de sodio y carbonato de sodio) y posteriormente vaciados en moldes de yeso cerámico que darán la forma a la pieza deseada.[16] Las barbotinas cerámicas se comportan como fluidos no-newtonianos generalmente tixotrópicos Composición de la pasta de cerámica. La pasta cerámica se compone exclusivamente de materias primas naturales. Y como en cualquier receta, es muy importante que la mezcla sea exacta. La arcilla y el caolín, componentes importantes de la cerámica sanitaria, son mezclas de minerales obtenidas de la descomposición del granito. Durante la producción, la arcilla sirve para dar forma a la cerámica en bruto. El caolín, por su parte, garantiza la resistencia de la masa en el posterior proceso de cocción. A ambos materiales se les añade cuarzo y feldespato finamente molidos. 12

33 El cuarzo influye en expansión térmica y proporciona así una buena adherencia del vitrificado sobre la cerámica sin cocción. El feldespato sirve como medio de fluido y posibilita una fundición de tipo vitrificado de las partículas de masa que favorece al mismo tiempo la consistencia. En conclusión las pastas tradicionales están compuestas esencialmente por arcilla, cuarzo o sílice libre y feldespato, las cuales pueden representarse por un diagrama triaxial, como el que se muestra en la siguiente figura: Figura 6. Diagrama triaxial de la composición de las pastas cerámicas. Fuente: ATARIGUANA, Carlos y MOSQUERA, Wilson. Diseño de un Sistema de Control Automático para Optimizar el Rendimiento de un Horno Túnel. [En línea]. Universidad Politécnica Salesiana. Facultad de Ciencias Eléctricas. [Fecha de consulta: 20 Abril 2015]. Disponible en: Elaboración de la pasta cerámica en la Empresa Edesa S.A. Para la elaboración de la pasta de cerámica, se empieza con la elaboración del slurry plástico y no plástico, refiriéndonos a materias plásticas: arcilla y caolín, mientras que las no plásticas: feldespato, cuarzo y rotura (piezas defectuosas trituradas). 13

34 Slurry. Es una suspensión de sólidos pulverizados en un líquido normalmente agua. Las suspensiones se comportan en algunos casos como fluidos espesos, que fluye no solo por gravedad sino que también son capaces de ser bombeados si no es demasiado viscoso Slurry plástico. Para la preparación del slurry plástico el caolín y arcilla ingresa junto con agua a un tanque de agitación en donde se disgregan, una vez disgregadas pasa a un tamizador con una luz de malla de 150 um, en donde se va a retener las partículas no disgregadas; posteriormente la mezcla se envía a los tanques de almacenamiento Slurry no plástico. Para la preparación del slurry no plástico se ingresa el feldespato, cuarzo y la rotura junto con agua a la molienda, las cuales después de un cierto tiempo son descargadas del molino para enviarlas a un tamizador con una luz de malla de 150 um, en donde se retienen las partículas de gran tamaño que no han sido molidas; una vez tamizada la mezcla pasa a los tanques de almacenamiento para posteriormente mezclarla con el slurry plástico Mezcla de materia plástica y no plástica. La preparación de la pasta consiste en la mezcla del slurry plástico y no plástico, defloculante o floculante, agua y el recorte, entendiéndose por el recorte como piezas defectuosas antes de ingresar al horno las cuales son reutilizadas en la elaboración de la pasta. Estas son mezcladas en un tanque de agitación, una vez preparada la pasta se procede a tamizarla en un tamiz con una luz de malla de 80 um., después la pasta tamizada es enviada a los tanques de maduración por un periodo de 2 días. Una vez transcurrido los dos días, se procede a realizar un acondicionamiento a la pasta, antes de ser enviada al área de vaciado, en donde la pasta ingresará a los moldes y adoptara la forma de las piezas sanitarias. En la figura (7) se puede observar un diagrama de flujo para la elaboración de la pasta de cerámica. 14

35 Figura 7. Diagrama de la elaboración de la pasta de cerámica. 15

36 A continuación se describe las etapas de la figura Materia prima no plástica: feldespato y rotura. 2. Materia prima plástica: arcillas y caolines. 3. Molienda de materias primas no plásticas. 4. Agitación a altas revoluciones. 5. Tamizado slurry no plástico. 6. Tamizado slurry plástico 7. Almacenamiento de slurry no plástico. 8. Almacenamiento de slurry plástico. 9. Preparación de la pasta: Mezcla de slurry plástico, slurry no plástico y recorte. 10. Tamizado 11. Almacenado, primer acondicionamiento y maduración. 12. Acondicionamiento definitivo. 13. Entrega a vaciado Criterios para la elaboración de la pasta de cerámica. En la elaboración de la pasta de cerámica en la empresa Edesa S.A., se sigue un procedimiento interno, en donde se tiene valores mínimos y máximos en cuanto a sus propiedades, las cuáles las indicamos a continuación: Viscosidad. La viscosidad es una propiedad que va a influir en la resistencia al desplazamiento de las diferentes pastas. El valor de viscosidad con el cual se trabaja se muestra en la siguiente tabla. Tabla 1. Valores de viscosidad para la elaboración de la pasta de producción. Viscosidad Dinámica, cp Pasta Valor mínimo Valor de trabajo Valor máximo Pasta con recorte Pasta para tanques Pasta para pocetas

37 Densidad. Propiedad que nos indica la cantidad de sólidos disueltos en un litro de pasta. El valor de densidad con el cual se trabaja se muestra en el siguiente cuadro. Tabla 2. Valores de densidad para la elaboración de la pasta de producción. Densidad (g/l) Pasta Valor mínimo Valor de trabajo Valor máximo Pasta con recorte Pasta para tanques Pasta para pocetas Baroid húmedo. El baroid húmedo es una propiedad que va a influir en la formación de la pieza sanitaria, en donde dependiendo de su valor la pieza se formará en mayor o menor tiempo. El valor de baroid húmedo con el cual se trabaja se muestra en la siguiente tabla. Tabla 3. Valores de baroid húmedo para la elaboración de la pasta de producción. Baroid húmedo (g) Pasta Valor mínimo Valor de trabajo Valor máximo Pasta con recorte Pasta para tanques Pasta para pocetas Baroid seco. El baroid seco es una propiedad que indica la cantidad de agua evaporada después de haber sido expuesta la pasta al calor. El valor de baroid seco con el cual se trabaja se muestra en el siguiente cuadro. Tabla 4. Valores de baroid seco para la elaboración de la pasta de producción. Baroid seco (g) Pasta Valor mínimo Valor de trabajo Valor máximo Pasta con recorte Pasta para tanques Pasta para pocetas

38 Concentración de sulfatos. La concentración de sulfatos es una propiedad que indica que tan contaminada con yeso se encuentra la pasta. El valor de concentración de sulfatos con el cual se trabaja se muestra en el siguiente cuadro. Tabla 5. Valores de baroid seco para la elaboración de la pasta de producción. Concentración de sulfatos (mg/l) Pasta Valor mínimo Valor de trabajo Valor máximo Pasta con recorte Pasta para tanques Pasta para pocetas Aspectos para obtener una buena reología en la pasta de cerámica. En la elaboración de pasta de cerámica, es necesario considerar los siguientes puntos: Materias primas. Es importante entender que cada materia prima utilizada cumple una función específica en la pasta de cerámica. Los materiales deben aportar las siguientes características: Plasticidad. La plasticidad es la característica más sobresaliente de las arcillas. La distinguimos porque, gracias a ella, el objeto modelado conserva la forma. La plasticidad guarda una estrecha relación con la estructura laminar de las partículas y el agua. Sin el agua no existiría la plasticidad, pues las partículas no podrían deslizarse unas sobre otras. Cuanta más plástica es una arcilla, más agua absorberá Resistencia en verde y durante la quema. Las pastas previamente moldeadas provoca una modificación fundamental en sus propiedades, dando lugar a un material duro de consistencia pétrea e inalterabilidad de forma, elevándose su dureza y resistencia mecánica, resistente al agua y a los productos químicos y que posee, además, características excelentes y muy diversificadas. Mediante el aporte de calor se produce un proceso de transformaciones físico-químicas que modifican la estructura química y cristalina de las arcillas de forma irreversible, adquiriendo consistencia pétrea y obteniéndose finalmente los productos cerámicos. 18

39 Vitrificación. Es el proceso más generalizado y que, de forma más significativa, contribuye a reducir la porosidad en la cocción de los productos cerámicos tradicionales (vidrio, porcelanas, gres, etc.) En la cocción de estos productos tiene lugar la formación de un vidrio viscoso que rodea las partículas más refractarias, y que bajo las fuerzas de la tensión superficial creada por los finos poros de la pieza, tiende a aproximar las partículas aumentando la contracción y reduciendo la porosidad del producto. La vitrificación es el método común de cocción para la cerámica tradicional a base de arcilla, a veces llamados sistemas de silicato Control de expansión térmica. La expansión térmica es la tendencia de la materia a los cambios en volumen en respuesta a un cambio en la temperatura. La expansión térmica generalmente disminuye con el aumento de energía de enlace, que también tiene un efecto sobre el punto de fusión de los sólidos, por lo que, los materiales de alto punto de fusión son más propensos a tener la expansión térmica más baja. En general, los líquidos se expanden ligeramente más de sólidos. La expansión térmica de los vidrios es más alta en comparación con la de los cristales. A la temperatura de transición vítrea, reordenamientos que se producen en un material amorfo conducen a discontinuidades característicos del coeficiente de expansión térmica o calor específico. Estas discontinuidades permiten la detección de la temperatura de transición de cristal donde un líquido subenfriado se transforma en un vaso Tamaño adecuado de las partículas. El objeto de la trituración y molienda de materiales es reducir el tamaño de un sólido con vistas a: Conseguir una mezcla más uniforme de varios materiales sólidos. Aumentar la superficie específica, así como la velocidad con que se desarrollan las operaciones de transferencia de masa, lo cual es proporcional a la superficie especifica del sólido y, por tanto, al reducir el tamaño se favorece el desarrollo de las mismas Obtener un polvo impalpable para la aplicación correcta del material., por ejemplo fabricación de pigmentos, esmaltes, etc. Además, en nuestro caso concreto, el tamaño de partícula influye notablemente y de manera muy especial sobre: la plasticidad y, por lo tanto, sobre la formación de la pieza cerámica. Dado que ninguna materia prima aporta todas estas propiedades a la vez, es necesario hacer mezclas de materiales plásticos y antiplásticos; materiales que dependiendo de su mineralogía, composición química y tamaño de partícula influyen en la reología de la pasta de cerámica. 19

40 Química adicionada. La química adicionada está relacionada principalmente con el uso de las sustancias defloculantes y floculantes para controlar uno de los aspectos que influyen en la reología de una barbotina como es la estabilidad de la suspensión arcilla-agua. Es importante aclarar que la química adicionada es sólo uno de los factores que afectan la reología de una barbotina, y que los defloculantes atacan el molde, el que menos el carbonato de sodio, pero es mucho menos efectivo que el silicato de sodio, entonces lo que ganas por disminuir el desgaste del molde lo pierdes por el hecho de que este carbonato tiene un poder de defloculación menor, la mejor manera de aminorar el efecto del silicato o cualquier otro defloculante sobre la superficie del molde, es adicionar la cantidad estrictamente necesaria para la neutralización de aquellos cationes que entorpecen el proceso de defloculación de las barbotinas. Una de las maneras es elaborando curvas de defloculación que te permiten adicionar sólo la cantidad de defloculante necesaria. Las pastas cerámicas son una mezcla preparada de arcillas, caolines, talco, sílice y feldespato, en proporciones adecuadas al usuario final, de tal forma que al agregar agua se obtiene una masa idónea para formar piezas cerámicas artesanales y semi-industriales de calidad. Entre los defloculantes más utilizados en la elaboración de barbotinas tenemos: - Carbonato de sodio - Defloculante inorgánico - Silicato de sodio - Defloculante inorgánico - Darvan Defloculante orgánico - Sustancias para el control de sulfatos como el Carbonato de bario. Entre los floculantes podemos mencionar: - Sales de Epson (Sulfato de Magnesio) - Vinagre - Recordemos que se usa para flocular barbotinas y elaborar barro de pega, para pegar asas o roturas. - Yeso - CaSO4 - Otros compuestos orgánicos aglomerantes, como: alginatos, caseína, dextrina, gelatina, melaza, almidón, goma arábiga, alcohol polivinílico, metilcelulosa (M.C.), carboximetilcelulosa (C.M.C.), etc. 20

41 1.12. La producción de pasta de cerámica es un proceso dinámico. Para trabajar con barbotinas o pastas de cerámica hay que saber que el cambio de una propiedad, en cualquiera de las materias primas utilizadas, puede afectar la reología y por tanto el comportamiento de la barbotina durante el proceso del vaciado. Desafortunadamente este aspecto no es considerado por muchos fabricantes de barbotinas y ceramistas que las preparan para su propio uso. La mayoría la preparan de igual manera sin verificar en lo más mínimo si ha existido algún cambio en las materias primas utilizadas. Para los ceramistas, es importante entender que la elaboración de la barbotina debe cambiar si por algún motivo cambian las propiedades individuales de los materiales, debemos enfrentar a una alta variabilidad en cuanto a las propiedades químicas, mineralógicas y tamaño de partículas. La variabilidad puede provenir de la misma mina de donde se extrae el material o ser causada por malos métodos de trabajo llevados a cabo por aquellos dedicados a la simple comercialización de este tipo de productos y no tienen la menor idea de las necesidades del ceramista. Todo lo anterior obliga a ejercer un mejor control sobre las materias primas antes que éstas entren a formar parte de la barbotina y sobre esta última. 21

42 2. PARTE EXPERIMENTAL 2.1. Diseño experimental Caracterización físico química de la pasta de producción. Para la caracterización físico química de la pasta de producción de la Empresa Edesa S.A., se tomó 1 muestra de las siguientes pastas: Pasta sin recorte, pasta con recorte, pasta solo recorte, pasta para tanques y pasta para pocetas, a las cuales se midió sus propiedades como nos indica la figura Esquema del proceso de caracterización de la pasta de producción. Pasta sin recorte Pasta con recorte Pasta solo recorte Pasta para tanques Pasta para pocetas Caracterización DENSIDAD VISCOSIDAD DINAMICA A 20 C BAROID HUMEDO BAROID SECO CONCENTRACION DE SULFATOS Figura 8. Diseño Experimental de la Caracterización de la Pasta de producción. 22

43 Esquema del proceso del análisis reológico. Pasta de Producción Muestra 1 Viscosidad = 1000 cp T1=25 C Pasta sin recorte Muestra 2 Viscosidad=500 cp Análisis Reológico T2=32 C Muestra 3 T3= 45 C Viscosidad=180 cp Muestra 1 Viscosidad = 1000 cp T1= 25 C Pasta con Muestra 2 recorte Viscosidad=500 cp Análisis Reológico T2= 32 C Muestra 3 T3= 45 C Viscosidad=180 cp Muestra 1 Viscosidad = 1000 cp T1= 25 C Pasta solo recorte Muestra 2 Viscosidad=500 cp Análisis Reológico T2= 32 C Muestra 3 T3= 45 C Viscosidad=180 cp 23

44 T1= 25 C Pasta para pocetas Muestra 1 Viscosidad = 540 cp Análisis Reológico T2= 32 C T3= 45 C T1= 25 C Pasta para tanques Muestra 1 Viscosidad = 1260 cp Análisis Reológico T2= 32 C T3= 45 C Figura 9. Diseño experimental del análisis reológico Análisis reológico. El análisis reológico de las muestras recolectadas se realizó en el Reómetro PHYSICAL MCR 301 de la marca ANTON PAAR. El procedimiento llevado acabo para dicho análisis fue el siguiente: Sustancias y Reactivos. Pasta sin recorte. Pasta con recorte. Pasta solo recorte. Pasta para tanques. Pasta para pocetas Agua destilada. Silicato de sodio. Detergente. 24

45 Materiales y Equipos. Agitador. Viscosímetro. Reómetro Physical MCR 301. Equipo para determinar el Baroid. Balanza analítica ( g). Espectrofotómetro. Tamiz con luz de malla N 80. Picnómetro. Pipeta. Secador. Jarras. Guantes. Toallas Muestreo de la pasta de producción Método de muestreo. Tomar una muestra del proceso de producción de la pasta sin recorte, pasta con recorte, solo recorte, pasta para tanques y pasta para pocetas, aproximadamente 10 litros de cada una. Marcar las muestras y llevarlas al laboratorio, en los envases en que fueron recolectadas. Tapar cada una de las muestras para evitar que se mezclen con otras substancias en el laboratorio. 25

46 Procedimiento para la caracterización de la pasta de producción. Se realizó mediante el Manual de Ensayos de Laboratorio de Edesa PRPPM-1, basados en las normas ASTM C329-8 Standard test method for specific gravity of fired ceramic whiteware materials, ASTM C Standard test method for water absorption, bulk density, apparent porosity and apparent specific gravity of fired white ware products y ASTM C Standard test method for soluble sulfate in ceramic (Photometric method) en la siguiente descripción se resume los procedimientos: Densidad. Para medir la densidad de cada una de las muestras, se lo hizo mediante el método del picnómetro, el cual se explica a continuación: a) Medir la masa del picnómetro vacío. b) Llenar completamente el picnómetro con agua y anotar su masa. Al cerrarlo, el nivel de agua subirá por el capilar y ésta rebosará, quedando el capilar también lleno de agua. Una vez el agua haya rebosado, habrá que secar el picnómetro por fuera antes de pesarlo. c) Llenar completamente el picnómetro con la muestra de pasta y anotar su masa. Se seguirá el mismo procedimiento y se tendrán las mismas precauciones que al llenar el picnómetro con agua. d) Así pues, al finalizar se deben tener tres datos de masa para la determinación de la densidad de la muestra de pasta: masa del picnómetro, masa del picnómetro más agua y masa del picnómetro más la pasta. Obviamente se puede determinar la densidad de diferentes muestras con el mismo picnómetro, y no sería necesario repetir la determinación de masa del picnómetro, ni la masa del picnómetro más agua Viscosidad. Para medir el valor de viscosidad de cada una de las muestras de pasta, se lo hizo con la ayuda del viscosímetro de Brookfield, para ello se sigue el siguiente procedimiento. a) Tomar una muestra de 1,5 L de pasta y colocarla en una jarra. b) Agitarla por un tiempo de 1 minuto. c) Colocar la jarra en el viscosímetro de Brookfield. d) Colocar el spindle N 3 y ajustar la velocidad a 20 rpm en el viscosímetro.. e) Encender el viscosímetro y registrar el valor de la viscosidad a los 15 segundos de que empezó a girar el spindle. 26

47 f) Realizar el mismo procedimiento para las otras muestras de la pasta, procurando lavar el spindle para cada una de ellas Baroid húmedo. Para medir el valor de baroid húmedo se realizó el siguiente procedimiento. a) Colocar la malla y papel filtro en la base del recipiente para la prueba de Baroid húmedo y proceder a armar el equipo. b) Agregar la muestra de pasta hasta la señal indicada en el recipiente. c) Sellar el equipo y colocarlo en el soporte para la prueba. d) Conectar la manguera de aire comprimido al equipo. e) Esperar 25 minutos y retirar la manguera de aire comprimido. f) Desarmar el equipo y retirar el recipiente, voltearlo y dejarlo por 5 minutos volteado. g) Transcurrido los 5 minutos. Armar nuevamente el equipo, colocarlo en el soporte y conectar la manguera de aire comprimido. h) Esperar 5 minutos, desconectar la manguera de aire comprimido y sacarlo del soporte. i) Desarmar el equipo y retirar la pasta que haya quedado en la parte inferior del recipiente junto con la malla. j) Pesar la pasta y registrar el valor de su masa Baroid seco. Para la prueba de baroid seco, se realizó el siguiente procedimiento. a) Colocar la pasta obtenida en el ensayo de baroid húmedo en el secador por un tiempo de 25 minutos. b) Finalizado los 25 minutos. Sacar la pasta del secador y pesarla. c) Registrar el valor de la masa de pasta seca Concentración de sulfatos. Con la muestra recolectada en el ensayo de baroid húmedo, tomar una cantidad de 2 ml, la cual servirá para la determinación de concentración de sulfatos por espectrofotometría, lo cual se explica a continuación: a) Encender el espectrofotómetro 15 minutos antes de iniciar el análisis. b) Lavar cuidadosamente la celda con agua destilada y secarla. 27

48 c) Colocar la muestra recolectada en un matraz y aforarlo hasta 100 ml. d) Agregar la solución aforada en la celda hasta la medida de 25 ml. e) Seleccionar una longitud de onda de 450 nm en el espectrofotómetro y seleccionar el método de concentración de sulfatos. f) Colocar la celda en el espectrofotómetro y encerarlo. g) Sacar la celda del espectrofotómetro y agregar el reactivo para la determinación de concentración de sulfatos. h) Colocar nuevamente la celda en el espectrofotómetro e iniciar el análisis de sulfatos. i) Al finalizar el análisis, registrar el valor de la concentración de sulfatos medido Preparación de la pasta. Para la preparación de cada una de las pastas, se realizó a partir de la pasta de producción, la cual elabora la Empresa Edesa S.A., para esto tenemos las siguientes pastas: Pasta sin recorte. Para la preparación de la pasta sin recorte se siguió el siguiente procedimiento: a) Tomar tres muestras de 1,5L. de la pasta de producción sin recorte b) Ajustar las muestras a un valor de densidad de 1786 g/l. c) Deflocular cada una de las muestras utilizando silicato de sodio (Na 2 (SiO 3 )), hasta obtener valores de viscosidad de 1000 cp para la primera muestra, 500 cp para la segunda y 180 cp para la tercera. d) Una vez defloculadas las tres muestras, colocarlas en envases diferentes para posteriormente realizar el análisis reológico Pasta con recorte. Para la preparación de la pasta con recorte, se tomó tres muestras de 1,5L de la pasta de producción con recorte y se realizó el mismo procedimiento de la pasta sin recorte Pasta solo recorte. Para la preparación de la pasta solo recorte, se tomó tres muestras de 1,5L de la pasta de producción de solo recorte y se realizó el mismo procedimiento de la pasta sin recorte. 28

49 Nota: Para la pasta solo recorte la densidad se debe ajustar a 1750 g/l, ya que con ese valor se puede lograr la defloculación de la pasta hasta 180 cp, lo que no sucede con un valor de densidad de 1786 g/l, valor con el cual se trabaja para la pasta sin recorte y la pasta con recorte Pasta para tanques. En la pasta para tanques no se realizó ninguna modificación en las propiedades de densidad y viscosidad, sino que se trabaja con los valores directamente de la pasta de producción para tanques. De igual manera que las pastas antes mencionadas se toman tres muestras de 1,5L, para el análisis reológico Pasta para pocetas. Para la pasta de pocetas, se toma tres muestras de 1,5L de la pasta de producción para pocetas y se sigue el mismo procedimiento que para la pasta de tanques Análisis Reológico. El análisis reológico para cada una de las pastas se lo realizó con la ayuda del Reómetro PHYSICAL MCR 301 de la marca ANTON PAAR, en donde se sigue el siguiente procedimiento: a) Encender el compresor y abrir los filtros de aire para eliminar toda el agua que se pudiera encontrar condensada. b) Encender el Reómetro y esperar hasta tener una presión de 2,7 bares, que se indica en el panel de control del equipo, retirar la protección del rotor. c) Con ayuda del software RHEOPLUS V3.40 realizar las pruebas de inercia del equipo sin colocar el usillo (tool-master). d) Seleccionar el tool-master C-27 con su respectiva copa y elemento Peltier serie CPTD-200 y colocarlos en el reómetro, realizar la prueba de inercia del respectivo elemento de medida. e) Establecer la temperatura de inicio (la ambiental) en 18 C f) Colocar la muestra de pasta de aproximadamente 20ml en la copa. g) Poner el elemento de medida en la posición de medida y resetear la Fuerza Normal (Normal Force). h) Determinar los parámetros deseados para la medición (Temperatura, gradiente de velocidad). i) Oprimir el icono start test para empezar el ensayo. 29

50 3. DATOS EXPERIMENTALES 3.1. Caracterización básica de la pasta de producción Densidad a 20 C. Tabla 6. Valores de densidad de pastas estudiadas. Pasta Densidad, (g/l) Pasta sin recorte 1786 Pasta con recorte 1786 Solo recorte 1750 Pasta para tanques 1778 Pasta para pocetas Viscosidad dinámica a 20 C Tabla 7. Valores de viscosidad dinámica de pastas estudiadas. Viscosidad dinámica, (cp) Pasta Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Pasta sin recorte Pasta con recorte Solo recorte Pasta para tanques Pasta para pocetas

51 Baroid húmedo para las pastas estudiadas. Tabla 8. Valores de baroid húmedo de pastas estudiadas. Baroid húmedo, (g) Pasta Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Pasta sin recorte 47,6 64,2 75,1 Pasta con recorte 58,1 82,2 84,9 Solo recorte 81, ,2 Pasta para tanques 95,9 - - Pasta para pocetas 77, Baroid seco para las pastas estudiadas. Tabla 9. Valores de baroid seco de pastas estudiadas. Baroid seco, (g) Pasta Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Pasta sin recorte 40, ,2 Pasta con recorte 50 69,5 72,9 Solo recorte 71,6 103,2 93,7 Pasta para tanques 86,1 - - Pasta para pocetas Concentración de sulfatos para las pastas estudiadas. Tabla 10. Valores de concentración de sulfatos de pastas estudiadas. Concentración de sulfatos, (mg/l) Pasta Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Pasta sin recorte Pasta con recorte Solo recorte Pasta para tanques Pasta para pocetas

52 3.2. Datos y diagramas del análisis reológico. Los datos y gráficos obtenidos, se lo hizo con la ayuda del Reómetro Physical MCR 301, en donde se realizaron análisis de la pasta sin recorte, pasta con recorte, pasta solo recorte, pasta para tanques y pasta para pocetas a las temperaturas de 25 C, 32 C y 45 C Datos y gráficos de la pasta sin recorte Pasta sin recorte a 180 cp y 25 C. Tabla 11. Datos reológicos de la pasta sin recorte a 180 cp y 25 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

53 Continuación Tabla , Gráfico 1.Diagrama reológico de la pasta sin recorte a 180 cp y 25 C. 33

54 Pasta sin recorte a 180 cp y 32 C. Tabla 12. Datos reológicos de la pasta sin recorte a 180 cp y 32 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

55 Continuación Tabla , Gráfico 2.Diagrama reológico de la pasta sin recorte a 180 cp y 32 C Pasta sin recorte a 180 cp y 45 C. Tabla 13. Datos reológicos de la pasta sin recorte a 180 cp y 45 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

56 Continuación Tabla ,

57 Gráfico 3. Diagrama reológico de la pasta sin recorte a 180 cp y 45 C Pasta sin recorte a 500 cp y 25 C. Tabla 14. Datos reológicos de la pasta sin recorte a 500 cp y 25 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

58 Continuación Tabla , Gráfico 4. Diagrama reológico de la pasta sin recorte a 500 cp y 25 C. 38

59 Pasta sin recorte a 500 cp y 32 C Tabla 15. Datos reológicos de la pasta sin recorte a 500 cp y 32 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

60 Continuación Tabla , Gráfico 5. Diagrama reológico de la pasta sin recorte a 500 cp y 32 C Pasta sin recorte a 500 cp y 45 C. Tabla 16. Datos reológicos de la pasta sin recorte a 500 cp y 45 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

62 Gráfico 6. Diagrama reológico de la pasta sin recorte a 500 cp y 45 C Pasta sin recorte a 1000 cp y 25 C. Tabla 17. Datos reológicos de la pasta sin recorte a 1000 cp y 25 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

63 Continuación Tabla , Gráfico 7. Diagrama reológico de la pasta sin recorte a 1000 cp y 25 C. 43

64 Pasta sin recorte a 1000 cp y 32 C. Tabla 18. Datos reológicos de la pasta sin recorte a 1000 cp y 32 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

65 Continuación Tabla , Gráfico 8. Diagrama reológico de la pasta sin recorte a 1000 cp y 32 C Pasta sin recorte a 1000 cp y 45 C. Tabla 19. Datos reológicos de la pasta sin recorte a 1000 cp y 45 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

67 Gráfico 9. Diagrama reológico de la pasta sin recorte a 1000 cp y 45 C Datos y gráficos de la pasta con recorte Pasta con recorte a 180 cp y 25 C. Tabla 20. Datos reológicos de la pasta con recorte a 180 cp y 25 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

69 Gráfico 10. Diagrama reológico de la pasta con recorte a 180 cp y 25 C Pasta con recorte a 180 cp y 32 C. Tabla 21. Datos reológicos de la pasta con recorte a 180 cp y 32 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

70 Continuación Tabla , Gráfico 11. Diagrama reológico de la pasta con recorte a 180 cp y 32 C. 50

71 Pasta con recorte a 180 cp y 45 C. Tabla 22. Datos reológicos de la pasta con recorte a 180 cp y 45 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

72 Continuación Tabla , Gráfico 12. Diagrama reológico de la pasta con recorte a 180 cp y 45 C Pasta con recorte a 500 cp y 25 C. Tabla 23. Datos reológicos de la pasta con recorte a 500 cp y 25 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

74 Gráfico 13. Diagrama reológico de la pasta con recorte a 500 cp y 25 C Pasta con recorte a 500 cp y 32 C. Tabla 24. Datos reológicos de la pasta con recorte a 500 cp y 32 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

75 Continuación Tabla , Gráfico 14. Datos reológicos de la pasta con recorte a 500 cp y 32 C. 55

77 Continuación Tabla , Gráfico 15. Datos reológicos de la pasta con recorte a 500 cp y 45 C Pasta con recorte a 1000 cp y 25 C. Tabla 26. Datos reológicos de la pasta con recorte a 1000 cp y 25 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

79 Pa s 10 1 Pa PCR 1000CP 25CR 1 CC27-SN27156; d=10 mm Viscosity Shear Stress PCR 1000CP 25CR 1 [Herschel-Bulkley I] tau0 = 7,1726 Pa; b = 0,32869; p = 0,94765 Viscosity Shear Stress 0,1 1 0, /s Shear Rate. Gráfico 16. Diagrama reológico de la pasta con recorte a 1000 cp y 25 C Pasta con recorte a 1000 cp y 32 C. Tabla 27. Datos reológicos de la pasta con recorte a 1000 cp y 32 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

80 Continuación Tabla , Gráfico 17. Diagrama reológico de la pasta con recorte a 1000 cp y 32 C. 60

82 Continuación Tabla , Gráfico 18. Diagrama reológico de la pasta con recorte a 1000 cp y 45 C Datos y gráficos de pasta solo recorte Pasta solo recorte a 180 cp y 25 C. Tabla 29. Datos reológicos de la pasta solo recorte a 180 cp y 25 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

84 Gráfico 19. Diagrama reológico de la pasta solo recorte a 180 cp y 25 C Pasta solo recorte a 180 cp y 32 C. Tabla 30. Datos reológicos de la pasta solo recorte a 180 cp y 32 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

85 Continuación Tabla , Gráfico 20. Diagrama reológico de la pasta solo recorte a 180 cp y 32 C. 65

86 Pasta solo recorte a 180 cp y 45 C. Tabla 31. Datos reológicos de la pasta solo recorte a 180 cp y 45 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

87 Continuación Tabla , Gráfico 21. Diagrama reológico de la pasta solo recorte a 180 cp y 45 C Pasta solo recorte a 500 cp y 25 C. Tabla 32. Datos reológicos de la pasta solo recorte a 500 cp y 25 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

92 Continuación Tabla , Gráfico 24. Diagrama reológico de la pasta solo recorte a 500 cp y 45 C Pasta solo recorte a 1000 cp y 25 C. Tabla 35. Datos reológicos de la pasta solo recorte a 1000 cp y 25 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

97 Continuación Tabla , Gráfico 27. Diagrama reológico de la pasta solo recorte a 1000 cp y 45 C Datos y gráficos de la pasta para tanques Pasta para tanques a 1260 cp y 25 C. Tabla 38. Datos reológicos de la pasta para tanques a 1260 cp y 25 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

99 Pa s 10 1 Pa PASTA TANQUES 25C 1 CC27-SN27156; d=10 mm Viscosity Shear Stress PASTA TANQUES 25C 1 [Herschel-Bulkley I] tau0 = 14,42 Pa; b = 0,50616; p = 0,83955 Viscosity Shear Stress 0,1 1 0, /s Shear Rate. Gráfico 28. Diagrama reológico de la pasta para tanques a 1260 cp y 25 C Pasta para tanques a 1260 cp y 32 C Tabla 39. Datos reológicos de la pasta para tanques a 1260 cp y 32 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

100 Continuación Tabla , Pa s 10 1 Pa PASTA TANQUES 32C 1 CC27-SN27156; d=10 mm Viscosity Shear Stress PASTA TANQUES 32C 1 [Herschel-Bulkley I] tau0 = 12,985 Pa; b = 1,1625; p = 0,57461 Viscosity Shear Stress 0,1 1 0, /s Shear Rate. Anton Paar GmbH Gráfico 29. Diagrama reológico de la pasta para tanques a 1260 cp y 32 C. 80

101 Pasta para tanques a 1260 cp y 45 C. Tabla 40. Datos reológicos de la pasta para tanques a 1260 cp y 45 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

102 Continuación Tabla , Pa s 10 1 Pa PASTA TANQUES 45C 1 CC27-SN27156; d=8 mm Viscosity Shear Stress PASTA TANQUES 45C 1 [Herschel-Bulkley I] tau0 = ---; b = 197,7; p = 0,01 Viscosity Shear Stress 0,1 1 0, /s Shear Rate. Anton Paar GmbH Gráfico 30. Diagrama reológico de la pasta para tanques a 1260 cp y 45 C Datos y gráficos de la pasta para pocetas Pasta para pocetas a 540 cp y 25 C. Tabla 41. Datos reológicos de la pasta para pocetas a 540 cp y 25 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

104 Pa s 10 1 Pa PASTA POCETAS 25C 1 CC27-SN27156; d=10 mm Viscosity Shear Stress PASTA POCETAS 25C 1 [Herschel-Bulkley I] tau0 = 4,2473 Pa; b = 1,3729; p = 0,62052 Viscosity Shear Stress 0,1 1 0, /s Shear Rate. Anton Paar GmbH Gráfico 31. Diagrama reológico de la pasta para pocetas a 540 cp y 25 C Pasta para pocetas a 540 cp y 32 C. Tabla 42. Datos reológicos de la pasta para pocetas a 540 cp y 32 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

105 Continuación Tabla , Pa s 10 1 Pa PASTA POCETAS 32C 1 CC27-SN27156; d=10 mm Viscosity Shear Stress PASTA POCETAS 32C 1 [Herschel-Bulkley I] tau0 = 4,2171 Pa; b = 1,0003; p = 0,65302 Viscosity Shear Stress 0,1 1 0, /s Shear Rate. Anton Paar GmbH Gráfico 32. Diagrama reológico de la pasta para pocetas a 540 cp y 32 C. 85

106 Pasta para pocetas a 540 cp y 45 C. Tabla 43. Datos reológicos de la pasta para pocetas a 540 cp y 45 C. Meas. Pts. Shear Rate Shear Stress Viscosity [1/s] [Pa] [Pa s]

107 Continuación Tabla , Pa s 10 1 Pa PASTA POCETAS 45C 1 CC27-SN27156; d=10 mm Viscosity Shear Stress PASTA POCETAS 45C 1 [Herschel-Bulkley I] tau0 = 5,6429 Pa; b = 0,28398; p = 0,87906 Viscosity Shear Stress 0,1 1 0, /s Shear Rate. Gráfico 33. Diagrama reológico de la pasta para pocetas a 540 cp y 45 C. 87

108 4. CÁLCULOS Se plantea el cálculo de la presión de descarga ejercida por la bomba para la pasta de mayor viscosidad, la cual corresponde a la pasta para tanques. A continuación se detalla el cálculo correspondiente Propiedades del fluido Tipo de fluido: Pasta para tanques. Temperatura: 25 C Viscosidad: cp Densidad (ρ): Kg/ m 3 n: 1,002 Gravedad específica (G.E.): 1,778 Flujo másico requerido (W): Kg/h Condiciones para la succión. Diámetro tubería de succión: 0,0762 m Diámetro interno: 0,0732 m Altura de succión: 2,5 m Longitud de succión (Ls): 1,55 m Numero de codos 90 : 2 Numero de válvulas: Condiciones para la descarga. Diámetro de tubería de impulsión: 0,1524 m Altura de impulsión: 7,3 m Longitud de descarga (Ld): 244 m Numero de codos 45 : 20 Numero de válvulas: 3 88

109 Numero de bridas: 18 Codo 90 : Cálculo de la velocidad del fluido Cálculo del área de la tubería Cálculo del caudal del fluido. 89

110 4.3. Cálculo del Número de Reynolds. Si Flujo laminar. El flujo de la pasta para tanques está en régimen laminar Cálculo del coeficiente de fricción. 90

111 4.5. Calculo de pérdidas en la succión Pérdidas por fricción Pérdidas por accesorios. Para el cálculo de pérdidas por accesorios, se realizó mediante la determinación de longitudes equivalentes, las cuales fueron calculadas con la ayuda del ANEXO F. Tabla 44. Valores de longitud equivalente para accesorios. Accesorios Número de accesorios Longitud equivalente (L.e.) Pies Codo Válvula de compuerta 1 1,3 91

112 Pérdidas totales en la succión Calculo de pérdidas en la descarga Pérdidas por fricción. 92

113 Pérdidas por accesorios. Tabla 45. Valores de longitud equivalente para accesorios. Accesorios Número de accesorios Longitud equivalente (L.e.) Pies Codo ,6 Válvula de compuerta 3 1,3 Codo ,5 Brida 18 - Cálculo de pérdidas para bridas. ( ) 93

114 Pérdidas totales en la descarga Pérdidas totales en el sistema Cálculo de la presión ejercida por la bomba 4.8. Cálculo de la potencia de la bomba. 94

115 5. RESULTADOS 5.1. Modelos reológicos para la pasta sin recorte Modelos reológicos para la pasta sin recorte a 180 cp. Tabla 46. Modelos reológicospara la pasta sin recorte a 180cP. Temperatura [ C] Modelo mat. Ecuación = f ( ) R 2 Desv Est. 25 Herschel-Bulkley ( ) 0,9999 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,9999 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,9998 0, Modelos reológicos para la pasta sin recorte a 500 cp. Tabla 47. Modelos reológicos para la pasta sin recorte a 500cP. Temperatura [ C] Modelo mat. Ecuación = f ( ) R 2 Desv Est. 25 Herschel-Bulkley ( ) 0,9999 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,9999 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,9998 0,

116 VELO CIDAD DE DEFORMAICION, 1/s Modelos reológicos para la pasta sin recorte a 1000 cp. Tabla 48. Modelos reológicos para la pasta sin recorte a 1000cP. Temperatura [ C] Modelo mat. Ecuación = f ( ) R 2 DesvEst. 25 Herschel-Bulkley ( ) 0,9999 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,9998 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,9996 0, Pasta sin recorte a las temperaturas estudiadas VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN = f (ESFUERZO CORTANTE) ESFUERZO CORTANTE, Pa PASTA SIN RECORTE A 1000 cp Y 25 ⁰C PASTA SIN RECORTE A 1000 cp Y 32 ⁰C PASTA SIN RECORTE A 1000 cp Y 45 ⁰C PASTA SIN RECORTE A 500 cp Y 25 ⁰C PASTA SIN RECORTE A 500 cp Y 32 ⁰C PASTA SIN RECORTE A 500 cp y 45 ⁰C PASTA SIN RECORTE A 180 cp Y 25 ⁰C PASTA SIN RECORTE A 180 cp Y 32 ⁰C PASTA SIN RECORTE A 180 cp Y 45 ⁰C Gráfico 34. Diagrama pasta sin recorte a las temperaturas estudiadas. 96

117 VOSCOSIDAD. Pa VISCOSIDAD = f ( VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN) ,1 0, VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN, 1/s PASTA SIN RECORTE A 1000 cp Y 25 C PASTA SIN RECORTE A 500 cp Y 25 C PASTA SIN RECORTE 180 cp Y 25 C PASTA SIN RECORTE A 1000 cp y 32 C PASTA SIN RECORTE A 500 cp Y 32 C PASTA SIN RECORTE A 180 cp Y 32 C PASTA SIN RECORTE A 1000 cp Y 45 C PASTA SIN RECORTE A 500 cp y 45 C PASTA SIN RECORTE A 180 cp Y 45 C Gráfico 35. Diagrama pasta sin recorte viscosidad = f (velocidad de deformación) Modelos reológicos para la pasta con recorte Modelos reológicos para la pasta con recorte a 180 cp. Tabla 49. Modelos reológicos para la pasta con recorte a 180cP. Temperatura [ C] Modelo mat. Ecuación = f ( ) R 2 DesvEst. 25 Herschel-Bulkley ( ) 0,9999 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,9999 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,9996 0,

118 Modelos reológicos para la pasta con recorte a 500 cp. Tabla 50. Modelos reológicos para la pasta con recorte a 500cP. Temperatura [ C] Modelo mat. Ecuación = f ( ) R 2 DesvEst. 25 Herschel-Bulkley ( ) 0,9999 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,9999 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,9999 0, Modelos reológicos para la pasta con recorte a 1000 cp. Tabla 51. Modelos reológicos para la pasta con recorte a 1000 cp. Temperatura [ C] Modelo mat. Ecuación = f ( ) R 2 DesvEst. 25 Herschel-Bulkley ( ) 0,9999 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,9998 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,9988 0,

119 VOSCOSIDAD. Pa VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN, 1/s Pasta con recorte a las temperaturas estudiadas. VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN = f (ESFUERZO CORTANTE) ESFUERZO CORTANTE, Pa PASTA CON RECORTE A 180 cp Y 25 C PASTA CON RECORTE A 180 cp y 32 C PASTA CON RECORTE A 180 cp Y 45 C PASTA CON RECORTE A 500 cp 25 C PASTA CON RECORTE A 500 cp Y 32 C PASTA CON RECORTE A 500 cp Y 45 C PASTA CON RECORTE A 1000 cp Y 25 C PASTA CON RECORTE A 1000 cp Y 32 C PASTA CON RECORTE A 1000 cp Y 45 C Gráfico 36. Diagrama pasta con recorte a las temperaturas estudiadas. VISCOSIDAD = F ( VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN) ,1 0, VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN, 1/s PASTA CON RECORTE A 1000 cp Y 25 C PASTA CON RECORTE A 500 cp Y 25 C PASTA CON RECORTE 180 cp Y 25 C PASTA CON RECORTE A 1000 cp y 32 C PASTA CON RECORTE A 500 cp Y 32 C PASTA CON RECORTE A 180 cp Y 32 C PASTA CON RECORTE A 1000 cp Y 45 C PASTA CON RECORTE A 500 cp y 45 C PASTA CON RECORTE A 180 cp Y 45 C Gráfico 37. Diagrama pasta con recorte viscosidad = f (velocidad de deformación). 99

120 5.3. Modelos reológicos para la pasta solo recorte Modelos reológicos para la pasta solo recorte a 180 cp. Tabla 52. Modelos reológicos para la pasta solo recorte a 180cP. Temperatura [ C] Modelo mat. Ecuación = f ( ) R 2 DesvEst. 25 Herschel-Bulkley ( ) 0,9998 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,9999 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,9982 0, Modelos reológicos para la pasta solo recorte a 500 cp. Tabla 53. Modelos reológicos para la pasta solo recorte a 500cP. Temperatura [ C] Modelo mat. Ecuación = f ( ) R 2 DesvEst. 25 Herschel-Bulkley ( ) 0,9999 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,9999 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,9998 0, Modelos reológicos para la pasta solo recorte a 1000 cp. Tabla 54. Modelos reológicos para la pasta solo recorte a 1000 cp. Temperatura [ C] Modelo mat. Ecuación = f ( ) R 2 DesvEst. 25 Herschel-Bulkley ( ) 0,9972 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,9966 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,8841 0,

121 VOSCOSIDAD. Pa VELOCIDAD DE DEFORMACION, 1/s Pasta solo recorte a las temperaturas estudiadas. VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN = f (ESFUERZO CORTANTE) ESFUERZO CORTANTE, Pa PASTA SOLO RECORTE A 180 Cp Y 25 ⁰C PASTA SOLO RECORTE A 180 cp Y 32 ⁰C PASTA SOLO RECORTE A 180 cp Y 45 ⁰C PASTA SOLO RECORTE A 500 cp Y 25 ⁰C PASTA SOLO RECORTE A 500 cp Y 32 ⁰C PASTA SOLO RECORTE A 500 cp Y 45 ⁰C PASTA SOLO RECORTE A 1000 cp Y 25 ⁰C PASTA SOLO RECORTE A 1000 cp Y 32 ⁰C PASTA SOLO RECORTE A 1000 cp Y 45 ⁰C Gráfico 38. Diagrama pasta solo recorte a las temperaturas estudiadas. VISCOSIDAD = F ( VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN) ,1 0, VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN, 1/s SOLO RECORTE A 1000 cp Y 25 C SOLO RECORTE A 500 cp Y 25 C SOLO RECORTE A 180 cp Y 25 C SOLO RECORTE A 1000 cp y 32 C SOLO RECORTE A 500 cp Y 32 C SOLO RECORTE A 180 cp Y 32 C SOLO RECORTE A 1000 cp Y 45 C SOLO RECORTE A 500 cp y 45 C SOLO RECORTE A 180 cp Y 45 C Gráfico 39. Diagrama pasta solo recorte viscosidad = f (velocidad de deformación). 101

122 VELOCIDAD DE DEFORMACION, 1/s 5.4. Modelos reológicos para la pasta para tanques Modelos reológicos para la pasta para tanques a 1260 cp. Tabla 55. Modelos reológicos para la pasta para tanques a 1260 cp. Temperatura [ C] Modelo mat. Ecuación = f ( ) R 2 DesvEst. 25 Herschel-Bulkley ( ) 0,9997 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,9995 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,9967 0, Pasta para tanques a las temperaturas estudiadas. VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN = f (ESFUERZO CORTANTE ESFUERZO DE CORTE, Pa PASTA PARA TANQUES A 1260 cp Y 25 ⁰C PASTA PARA TANQUES A 1260 cp Y 32 ⁰C PASTA PARA TANQUES A 1260 cp Y 45 ⁰C Gráfico 40. Diagrama pasta para tanques a las temperaturas estudiadas. 102

123 VOSCOSIDAD. Pa VISCOSIDAD = F ( VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN) PASTA PARA TANQUES A 1260 cp y 25 C PASTA PARA TANQUES A 1260 cp y 32 C PASTA PARA TANQUES A 1260 cp y 45 C 0,1 0, VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN, 1/s Gráfico 41. Diagrama pasta para tanques viscosidad = f (velocidad de deformación) Modelos reológicos para la pasta para pocetas Modelos reológicos para la pasta para pocetas a 540 cp. Tabla 56. Modelos reológicos para la pasta para pocetas a 540 cp. Temperatura [ C] Modelo mat. Ecuación = f ( ) R 2 DesvEst. 25 Herschel-Bulkley ( ) 0,9999 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,9999 0, Herschel-Bulkley ( ) 0,9999 0,

124 VOSCOSIDAD. Pa VELO CIDAD DE DEFORMAICION, 1/s Pasta para pocetas a las temperaturas estudiadas. VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN = f (ESFUERZO CORTANTE PASTA PARA POCETAS A 540 cp y 25 ⁰C PASTA PARA POCETAS A 540 cp Y 32 ⁰C PASTA PARA POCETAS A 540 Cp y 45 ⁰C ESFUERZO CORTANTE, Pa Gráfico 42. Diagrama pasta para pocetas a las temperaturas estudiadas. 100 VISCOSIDAD = F ( VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN) 10 1 PASTA PARA POCETAS A 540 cp y 25 C PASTA PARA POCETAS A 540 cp y 32 C PASTA PARA POCETAS A 540 cp y 45 C 0,1 0, VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN, 1/s Gráfico 43. Diagrama pasta para pocetas viscosidad = f (velocidad de deformación). 104

125 VELOCIDAD DE DEFORMACION, 1/s VELOCIDAD DE DEFORMACION, 1/s 5.6. Pasta sin recorte y pasta con recorte a 25 ⁰C VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN = f (ESFUERZO CORTANTE) ESFUERZO DE CORTE, Pa PASTA SIN RECORTE A 1000cP PASTA CON RECORTE A 1000 cp PASTA SIN RECORTE A 500 cp PASTA CON RECORTE A 500 cp PASTA SIN RECORTE A 180 cp PASTA CON RECORTE A 180 cp Gráfico 44. Diagrama pasta sin recorte y pasta con recorte a 25 C Pasta sin recorte y pasta con recorte a 32 ⁰C. VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN = f (ESFUERZO CORTANTE) ESFUERZO DE CORTE, Pa PASTA SIN RECORTE A 1000 cp PASTA CON RECORTE A 1000 cp PASTA SIN RECORTE A 500 cp PASTA CON RECORTE A 500 cp PASTA SIN RECORTE A 180 cp PASTA CON RECORTE A 180 cp Gráfico 45. Diagrama pasta sin recorte y pasta con recorte a 32 C. 105

126 VELOCIDAD DE DEFORMACION, 1/S 5.8. Pasta sin recorte y pasta con recorte a 45 ⁰C VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN = f (ESFUERZO CORTANTE) ESFUERZO DE CORTE, Pa PASTA CON RECORTE A 1000 cp PASTA SIN RECORTE A 1000 cp PASTA CON RECORTE A 500 cp PASTA SIN RECORTE A 500 cp PASTA CON RECORTE A 180 cp PASTA SIN RECORTE A 180 cp Gráfico 46. Diagrama pasta sin recorte y pasta con recorte a 45 C Esfuerzo de corte aplicado para la máxima velocidad de deformación. Tabla 57.Esfuerzo de corte de las pastas estudiadas. VELOCIDAD DE DEFORMACION = /S MUESTRA TEMPERATURA VISCOSIDAD ESFUERZO DE CORTE C cp Pa PASTA SIN RECORTE PASTA SIN RECORTE PASTA SIN RECORTE PASTA SIN RECORTE PASTA SIN RECORTE PASTA SIN RECORTE PASTA SIN RECORTE PASTA SIN RECORTE PASTA SIN RECORTE PASTA CON RECORTE PASTA CON RECORTE

127 ESFUERZO CORTANTE, Pa Continuación Tabla 57. PASTA CON RECORTE PASTA CON RECORTE PASTA CON RECORTE PASTA CON RECORTE PASTA CON RECORTE PASTA CON RECORTE PASTA CON RECORTE PASTA SOLO RECORTE PASTA SOLO RECORTE PASTA SOLO RECORTE PASTA SOLO RECORTE PASTA SOLO RECORTE PASTA SOLO RECORTE PASTA SOLO RECORTE PASTA SOLO RECORTE PASTA SOLO RECORTE PASTA PARA TANQUES PASTA PARA TANQUES PASTA PARA TANQUES PASTA PARA POCETAS PASTA PARA POCETAS PASTA PARA POCETAS Pastas estudiadas en función de la temperatura a /s. ESFUERZO CORTANTE = f (TEMPERATURA) TEMPERATURA, C PASTA SIN RECORTE A 500 cp PASTA CON RECORTE A 500 cp SOLO RECORTE A 500 cp PASTA SIN RECORTE A 180 cp PASTA CON RECORTE A 180 cp SOLO RECORTE A 180 cp PASTA SIN RECORTE A 1000 cp PASTA CON RECORTE A 1000 cp Gráfico 47. Diagrama pastas estudiadas en funcion de la temperatura. 107

128 5.11. Condiciones de bombeo. Tabla 58.Condiciones de bombeo. Pasta Q m3/h u cp ρ Kg/m3 Ls m Ld m Re G h pts m h ptd m H Bombeo psi Tanques , ,03 0,632 14, ,72 1,5 E HP 108

129 6. DISCUSIÓN. Los modelos reológicos que se obtienen a las diferentes condiciones de temperatura y viscosidad para un intervalo de velocidad de deformación de 0,1 a /s, de las pastas estudiadas: Pasta sin recorte, pasta con recorte, pasta solo recorte, pasta par tanques y pasta para pocetas, son similares en cuanto a su modelo matemático. Los modelos reológicos se los puede observar en las tablas 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55 y 56. Con los resultados obtenidos, al observar el gráfico 47 nos indica que las pastas a las condiciones de viscosidad de 180 cp y temperatura de 45 C necesitan un menor esfuerzo cortante, que si se trabajara con valores de viscosidad mayores a 180 cp y temperaturas inferiores a 45 C; tal es así que para las pastas: Pasta sin recorte a 180 cp, pasta con recorte a 180 cp y pasta solo recorte a 180 cp necesitan un esfuerzo cortante de 94.2, 263 y 77.9 Pa respectivamente, para promover su fluidez. En los gráficos 44, 45 y 46 se puede observar que la pasta sin recorte fluye más rápido que la pasta con recorte a las temperaturas estudiadas. Por lo que si se desea que las dos pastas fluyan a la misma velocidad, la pasta sin recorte necesitará de un menor esfuerzo cortante. En los diagramas viscosidad = f (velocidad de deformación) de los gráficos 35, 37, 39, 41 y 43, se puede observar que para cada una de las pastas estudiadas la viscosidad disminuye en un rango de velocidad de deformación de 0,1 a /s, comportándose como un fluido no newtoniano. Los resultados del sistema de bombeo como se puede observar en la tabla 58, es para la pasta para tanques ya que es la pasta de mayor viscosidad con un valor de cp. Para bombear esta pasta con un caudal requerido de 8 m 3 /h y en régimen laminar, se necesita una presión de descarga de 50 psi. 109

130 7. CONCLUSIONES. Las pastas de cerámica estudiadas: pasta con recorte, pasta sin recorte, pasta solo recorte, pasta para tanques y pasta para pocetas se comportan bajo el modelo reológico de Herschel-Bulkley en un rango de velocidad de deformación de 0,1 a /s a las temperaturas de 25 C, 32 C y 45 C. En donde se evidencia una disminución de la viscosidad a medida que se incrementa la velocidad de deformación para cada una de las pastas. Se establece una relación inversamente proporcional entre el esfuerzo cortante y la temperatura, ya que las pastas necesitan de un menor esfuerzo cortante si se trabaja con un valor de temperatura de 45 C que si trabajan a una temperatura de 25 C. De este modo el esfuerzo cortante a aplicarse en cada una de las pastas será menor, para promover su fluidez. La incidencia del recorte en la formulación de la pasta de producción, ocasiona que la misma fluya más lento en relación a la pasta sin recorte, lo que conlleva a que se aplique un mayor esfuerzo cortante para la pasta con recorte. El efecto del recorte es el mismo para cada una de las temperaturas estudiadas. Al incrementar la velocidad de deformación en un rango de 0.1 a /s, la viscosidad de las pastas disminuye y se establece una relación inversamente proporcional entre estas dos variables. Por lo que se evidencia claramente el comportamiento no newtoniano de las pastas estudiadas. La pasta sin recorte necesita de un menor esfuerzo cortante en relación a la pasta con recorte para promover su fluidez, por lo que en el proceso de vaciado, al trabajar con la pasta sin recorte el drenado de la pasta fluirá a una mayor velocidad que si se trabaja con recorte. Permitiendo de esa manera mejorar la producción de piezas sanitarias. 110

131 Las condiciones de operación para el sistema de bombeo, que servirá en el transporte de la pasta para tanques desde el área de preparación hacia el área de vaciado, necesita una presión de descarga de 50 psi y una potencia de 1.5 HP para la bomba neumática de doble membrana, condiciones que cumplirán con el caudal requerido por la empresa que es de 8 m 3 /h. 111

132 8. RECOMENDACIONES. Realizar un estudio reológico de las materias primas con las que se elabora la pasta de cerámica, para observar si se mantiene el comportamiento no newtoniano de la pasta de producción. Utilizar en menor cantidad el recorte para la elaboración de la pasta de cerámica, ya que el mismo ocasiona un mayor esfuerzo de corte para que la pasta fluya, especialmente en el proceso de vaciado. Se recomienda ampliar el intervalo de velocidad de deformación al realizar el análisis reológico, ya que las pastas estudiadas al someterlas a una velocidad de deformación de /s su viscosidad tiende a ser constante, comportándose como un fluido cuasi newtoniano. A velocidades de deformación mayores a /s se podrá ver mejor dicho comportamiento. 112

133 9. CITAS BIBLIOGRÁFICAS. [1] MORENO Botella, Rodrigo.Reología de Suspensiones Cerámicas. Madrid p. 17. [2] Loc. Cit. [3] RAMIREZ Navas, Juan Sebastián.Introducción a la Reología de los Alimentos. Universidad del Valle. Cali p. 29. [4] MONTES, María José; MUÑOZ, Martha y ROVIRA Antonio.Ingeniería Térmica. Universidad Nacional de Educación a Distancia. Madrid p. 43. [5] RAMIREZ, Op. Cit., p. 21. [6] Ibíd., p.31. [7] Ibíd., p.33. [8] Ibíd., p.17. [9] Ibíd., p.19. [10] QUINTANS Riveiro, Lourdes Consuelo.Reologia de Productos Alimentarios. Tesis Doctoral. Universidad de Santiago de Compostela. Galicia. p. 30 [11] GLASSTONE, S., LAIDLER, K. y EYRING, H.Theory of Rate Processes. New York p.31. [12] QUINTANS, Op. Cit.,p. 31. [13] QUINTANS, Op. Cit.,p. 32. [14] QUINTANS, Op. Cit.,p. 33. [15] Loc. Cit. [16] SALINAS Ramirez, Jorge Luis.Viscoelasticidad dinamica de las barbotinas ceramicas. Maestria en Ciencias. Ingenieria Quimica. Nuevo Leon p

134 10. BIBLIOGRAFÍA AVGUSTINIK, A. Cerámica. Segunda Edición. Editorial Reverté S. A. Barcelona p. BIRD, Robert Byron, STEWART, Warren Transporte. Editorial Reverté S. A. Barcelona p. y LIGHTFOOT, Edwin. Fenómenos de CAJAMARCA Cabrera, Lucia y GONZALEZ Navas, Pascual. Determinación de Puntos de Defloculación de Esmaltes y Engobes utilizados en Cerámicas Graiman. Trabajo de Grado. Tecnólogo en Cerámica Plana. Universidad del Azuay. Facultad de Ciencia y Tecnología. Cuenca p. DUARTE, Carlos Arturo y NIÑO, José Roberto. Introducción a la Mecánica de Fluidos. Bogotá p. LLUMIQUINGA Suquillo, Jenny. Estudio de las viscosidades medias en tuberías de sistemas de distribución de fluidos no newtonianos tipo barbotina en la empresa FV para propósitos de aumento de la eficiencia en procesos de producción. Trabajo de Grado. Ingeniero Mecánico. Escuela Politécnica Nacional. Facultad de Ingeniería Mecánica. Quito p. LOPEZ Costa, J., CERVERA March, S., CUNILL García, F., ESPLUGAS Vidal, S., MANS Teixido, C. y MATA Álvarez, J. Introducción a los Procesos, las Operaciones Unitarias y los Fenómenos de Transporte. Editorial Reverté S. A. Barcelona p. MORALES Gueto, Juan. Tecnología de los materiales cerámicos. Madrid p. MOTT, Robert L. Mecánica de Fluidos Aplicada. Cuarta Edición. Editorial Prentice Hall. Naucalpan de Juárez p. ZUBICARAY, Manuel y ALVAREZ, Javier. Bombas Teoría, Diseño y Aplicaciones. Tercera Edición. Editorial Noriega. México D.F p. 114

135 ANEXOS 115