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En la anterior entrada os contaba una introducción al método Seger de cálculo de vidriados cerámicos. En esta segunda parte vamos a avanzar un poco más.

Cálculo de recetas de vidriados a partir de su fórmula

Cuando trabajamos con vidriados cerámicos normalmente seguimos una receta o fórmula en la que intervienen diferentes elementos. El cálculo de vidriados es el método con el que elegimos qué materias primas mezclar para producir en el vidriado fundido el equilibrio de óxidos indicado por la fórmula.

Veamos unos ejemplos:

Ejemplo 1:

Suponemos que se da la fórmula siguiente y deseamos encontrar que materiales pesar para hacer un vidriado que fundido tenga esta composición:

PbO: 1                                    SiO2: 1

Para encontrar lo que tenemos que pesar para llegar a la fórmula del vidriado hay que escoger las primeras materias que proporcionen los óxidos deseados y luego pesarlas en cantidades que produzcan la relación molecular correcta entre los óxidos indicada por la fórmula. Entonces, podemos utilizar para el vidriado litargirio PbO,  y cuarzo SiO2.

Para lograr la cantidad correcta multiplicamos el peso molecular del material por la cantidad requerida en la fórmula:

            PbO: 1*223 (peso molecular de litargirio) = 223 partes de litargirio.

            SiO2: 1*60   (peso molecular de pedernal) = 60 partes de pedernal.

Ejemplo 2:

Deseamos determinar la receta de la siguiente fórmula:

PbO: 0.8                                             SiO2: 1

CaO: 0.2

Mirando la lista de primeras materias disponibles, observamos que el litargirio puede aportar óxido de plomo, PbO (P. M=223) y el óxido de calcio por el carbonato de calcio, Ca CO3 (P. M=100). La sílice la aporta el cuarzo SiO2 (P. M=60). Hay libertad para rellenar las fórmulas porque hay muchos materiales.

Ahora necesitamos encontrar cuánto se necesita de cada material para cubrir la fórmula.

Como en el ejemplo anterior, esto puede calcularse multiplicando la cantidad de óxido requerido en el vidriado por el peso molecular de la primera materia que suministra este óxido.

PbO: 0. 8*223=178. 4 partes de litargirio.

CaO: 0. 2*100=20 partes de carbonato de calcio.

SiO2: 1*60=60 partes de pedernal.

Hasta aquí todo es sencillo, pero nos damos cuenta de que necesitamos conocer los pesos moleculares de los elementos químicos y además, tenemos que saber qué elementos químicos están presentes en los materiales cerámicos que tenemos en el taller.

Otra cosa fundamental: los valores obtenidos constituyen el peso de la receta del vidriado. Sin embargo, la receta no suma 100 y no es una composición en porcentaje. Si desea hacer que el total sea 100, cada cifra de la receta se divide por la suma de todas ellas y el resultado se multiplica luego por 100.

El total es: 178. 4 + 20 +60 =258. 4

Litargirio: 178. 4/258. 4=0. 690 * 100 = 69%

Carbonato Cálcico: 20/258. 4=0. 077 * 100 = 7. 7%

Cuarzo: 60/258. 4=0. 233 * 100 = 23. 3%

Este procedimiento debe seguirse en caso de formular un nuevo vidriado y buscamos los ingredientes que tenemos que pesar para una muestra real.

Cálculo de la fórmula a partir de la receta

¿Cómo pasamos a fórmula química desde una receta?

Vamos a imaginar que queremos saber la fórmula empírica de esta receta.

Carbonato de calcio: 10 partes en peso.

Litargirio: 50 partes en peso.

Cuarzo: 40 partes en peso.

A continuación, para encontrar la fórmula empírica de la receta anterior dividimos cada cantidad de material por el peso molecular del mismo.

Carbonato de calcio: 10/100 =0. 1

Litargirio : 50/223 = 0. 224

Pedernal  : 40/60 =0. 666

Llamamos a estos resultados equivalentes moleculares. Entonces, queda disponer estos resultados según la fórmula empírica y hacer que la primera columna sume 1, es decir reducirla a la unidad (por eso el método Seger también se conoce como método unitario) Así la fórmula se escribe:

            PbO: 0. 224                                        SiO2: 0. 666

            CaO: 0. 100

El siguiente paso es dividir cada una de las cantidades de la fórmula por la suma de  las cantidades de la primera columna, que en este caso es 0. 324

PbO: 0. 224/0. 324 = 0. 691

CaO: 0. 100/0. 324 = 0. 309

SiO2: 0. 666/0. 324 = 2. 05

Ahora podemos escribir la fórmula unitaria:

            PbO: 0. 691                                        SiO2: 2. 05

            CaO: 0. 309

Cálculo de vidriados utilizando materiales que contienen más de un óxido

Pero todos los materiales no son puros, en el sentido de que no contienen solo un elemento. ¿Qué pasa cuando trabajamos con materiales que contienen más de un óxido? Hablamos entonces de peso equivalente, vamos a verlo.

¿Qué es el peso equivalente?

El peso equivalente se refiere al peso molecular del material que debe tomarse para producir una unidad completa del óxido deseado en el vidriado.

En el caso de nitrato de potasio. Puesto que la unidad cocida K2O tiene dos átomos de potasio, debemos multiplicar el peso molecular del nitrato 101 por 2 para lograr el peso equivalente 202.

Fórmulas de feldespato

La fórmula de un feldespato se calcula igual que el ejemplo descrito anteriormente en el que una receta de vidriado se convertía en una fórmula.

Vamos a ver un ejemplo de la manera en que la fórmula de un feldespato se deriva a partir de su análisis químico. Supongamos que un feldespato tiene la siguiente composición:

            SiO2     : 66. 2

            Al2O3   : 18. 4

            CaO      : 1. 6

            K2O      : 10. 8

            Na2O    : 2. 0

Estas cifras se refieren a los porcentajes reales en peso de los distintos óxidos encontrados en el feldespato. Hay que dividir cada elemento de la composición en porcentaje por el peso molecular del óxido lo que nos dará el peso molecular equivalente,  o número relativo de moléculas de cada óxido.

Composición en %                 Peso Molecular                      Equivalentes Moleculares

SiO2 : 66. 2                 /                 60                          =              1. 103

Al2O3: 18. 4                  /                 102                         =               0. 180

CaO : 1. 6                   /                 56                           =               0. 028

Na2O: 2. 0                     /                 62                           =               0. 032

K2O : 10. 8                 /                 94                           =                0. 114

Los equivalentes moleculares pueden ahora colocarse en sus columnas adecuadas:

CaO: 0. 028                                        Al2O3: 0. 180                                    SiO2: 1. 103

Na2O: 0. 032

K2O: 0. 114

La conversión en formula unitaria da:

CaO: 0. 028/0. 174=0.161        Al2O3: 0. 180/0. 174=1.04         SiO2: 1.103/0.174=6. 34

Na2O: 0. 032/0. 174=0. 184

K2O: 0. 114/0. 174=0. 655

Para obtener el peso de la fórmula del feldespato se multiplica cada óxido de la formula por el peso molecular del mismo y se totalizan:

CaO:               0. 161*56=9. 016

Na2O:             0. 184*62=11. 4

K2O:               0. 655*94=61. 57

Al2O3:            1. 04*102=106. 1

SiO2:              6. 34*60=380. 4

El peso de la formula del feldespato: 568. 486=568. 5

Cálculo de la receta a partir de la formula de un vidriado sencillo de plomo

Cuando los vidriados contienen materiales que tienen más de un óxido en ellos, el cálculo se hace algo más complicado.

Ejemplo:

Un vidriado que contiene arcilla,  puesto que la arcilla tiene alúmina y sílice.

PbO: 1                                    Al2O3: 0.2                                         SiO2: 2.5

Este vidriado puede hacerse mejor combinando algún material que produzca óxido de plomo tal como el litargirio o el blanco de plomo, arcilla para la alúmina y cuarzo que incluirá sílice. La arcilla utilizada para suministrar la alúmina tiene la fórmula Al2O3. 2SiO2. 2H2O y el peso equivalente de 258.

Tomando el 0. 2 de contenido de alúmina y multiplicándolo por 258 el peso de la receta para la arcilla es de 51, 6. Pero con cada molécula de alúmina de la arcilla hay asociadas dos moléculas de sílice. Por tanto, cuando suministramos a la formula 0. 2 de alúmina llevamos con ella 0. 4 de sílice.

Esta cantidad llena parcialmente la cantidad de sílice pedida por la formula pero quedan aún 2. 1 moléculas de sílice por completar con el material pedernal. El peso del cuarzo en la receta es: 2.1*60=126.

El calculo se hará más claro si se dispone en forma de tabla. Podemos colocar en la parte superior todos los óxidos de la formula y sus cantidades,  y en la columna vertical de la izquierda las primeras materias que se han de utilizar para satisfacer la formula.

                   PbO:1                                          Al2O3:0.2                               SiO2:2.5

Litargirio 1     1/0.0

Arcilla 0. 2                                                          0.2/0.0                                    0.4/2.1

Cuarzo 2. 1                                                                                                      2.1/0.0

Litargirio: 1*223=223

Arcilla: 0. 2*258=51.6

Cuarzo: 2.1*60=126

El peso de la receta: 223 + 51. 6 +126 = 400. 6g

La arcilla suministra dos óxidos diferentes. Con este 0. 2, apartamos la de la alúmina sino también esa cantidad de la sílice. Cuando se introduce una cantidad del material la cantidad se aplica a todos los componentes de éste.

Resumen de los pasos para calcular receta a partir de fórmula

Los pasos que se siguen para calcular una receta de vidriado a partir de la formula:

  • Se construye la tabla.
  • Seguidamente se llenan los óxidos de la formula que proceden de material que tengan mas de un óxido en ellos.
  • A continuación se calcula el feldespato.
  • Seguidamente se satisface con arcilla la alúmina restante.
  • Finalmente la sílice que queda por satisfacer,  se llena con cuarzo.

Recomendaciones para seleccionar las materias para los vidriados:

Hay varias reglas generales que nos pueden resultar de gran ayuda cuando nos iniciamos en el método Seger.

  • Evitar los materiales solubles, usando materias primas naturales insolubles o fritas.
  • Emplear los menos materiales posibles.
  • Es preferible utilizar materias primas que contengan dos óxidos que añadir estos en forma separada.
  • La alúmina se añade en forma de arcilla o feldespato.
  • La sílice que aun se necesita después de haber añadido la arcilla y el feldespato se añade en forma de cuarzo.

Puede verse que la formula del vidriado puede completarse con primeras materias de diferentes maneras. Los dos vidriados pueden no tener la misma temperatura de maduración o las mismas características. Es decir, las diferentes materias primas influyen en el vidriado debido a las características de fusión y su interacción.

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