Cisco de Café como posible material sustituto de arcilla en la fabricación de materiales cerámicos de construcción en el área metropolitana de Cúcuta

ResumenLa industria cerámica representa un sector representativo para la economía del Norte de Santander. A pesar del reconocimiento de la calidad de los productos fabricados a nivel nacional e internacional, el desarrollo del sector aún se encuentra en fase de consolidación si se compara con los grandes referentes del mundo, entre estos, la industria cerámica Española e Italiana. En la búsqueda de alternativas que permitan entrar en esta dinámica global, el equipo de investigación realizó algunas actividades encaminadas a aplicar el concepto de la economía circular (reutilización de residuos a los sistemas de producción) al proceso cerámico regional. En este caso particular se ha propuesto la reutilización del cisco de café (residuo de agroindustria regional) como sustituto del material arcilloso en la fabricación de materiales cerámicos de construcción. El trabajo experimental se desarrolló a nivel de laboratorio, usando la extrusión como técnica de conformado. Las materias primas fueron caracterizadas mediante fluorescencia y difracción de rayos X (FRX/DRX), así como por análisis térmico (TG/DSC); las propiedades tecnológicas del cerámico evaluadas fueron: la contracción lineal de secado/cocción, porcentaje de absorción de agua, resistencia mecánica a la flexión y resistencia a la abrasión profunda. Al material de mejor comportamiento físico cerámico le fue evaluada la conductividad térmica mediante un método transitorio de flujo de calor. Los resultados obtenidos evidencian el potencial del cisco para reducir la conductividad térmica del material y el aporte calórico al sistema. La utilización del cisco de café permite obtener cerámicos para uso como revestimientos y pavimento de tipo residencial.Palabras clave: Caracterización, cisco de café, economía circular, materiales cerámicos.AbtractThe ceramic industry is a representative sector for the economy of Norte de Santander (Colombia). Despite the recognition of the quality of the products manufactured nationally and internationally, the development of the sector is still in the consolidation phase if it is compared with the major references in the world, including the Spanish and Italian ceramic industry. In the search for   alternatives that allow entering this global dynamic of being recognized, the work team has carried out some activities aimed at applying the concept of the circular economy (reuse of waste to production systems) to the regional ceramic process. In this   particular case, the reuse of coffee husk (waste from regional agro-industry) as a substitute for clay material in the manufacture of ceramic construction materials has been proposed. The experimental work was developed at the laboratory level, using extrusion as a forming technique. The raw materials were characterized by fluorescence and X-ray diffraction (XRF / XRD), as well as by thermal analysis (TG / DSC). The technological properties of the ceramic evaluated were the linear shrinkage of drying / firing, percentage of water absorption, mechanical resistance to bending and resistance to deep abrasion. To the material with the best ceramic physical behavior, the thermal conductivity was evaluated by means of a transient heat flow method. The results obtained show the potential of the coffee husk to reduce the thermal conductivity of the material and the caloric contribution to the system. The use of coffee husk allows to obtain ceramics for use as coatings and residential type pavement.Keywords: Characterization, coffee husk, circular economy, ceramic materialsResumoA indústria cerâmica representa um setor representativo para a economia do Norte de Santander. Apesar do reconhecimento da qualidade dos produtos fabricados nos níveis nacionais e internacionais, o desenvolvimento do setor ainda está em fase de consolidação, quando comparado com as grandes figuras do mundo, entre eles, a indústria cerâmica espanhol e italiano. Na busca de alternativas que permitissem entrar nessa dinâmica global, a equipe de pesquisa realizou algumas atividades voltadas à aplicação do conceito de economia circular (reutilização de resíduos aos sistemas produtivos) ao processo cerâmico regional. Neste caso particular, tem sido proposto o reuso do café cisco (resíduo da agroindústria regional) como substituto do material argiloso na fabricação de materiais cerâmicos de construção. O trabalho experimental foi desenvolvido em nível de laboratório, usando a extrusão como técnica de formação. As matérias-primas foram caracterizadas por fluorescência e difração de raios-X (FRX / DRX), bem como por análise térmica (TG / DSC); As propriedades tecnológicas das cerâmicas avaliadas foram: retração linear de secagem / cozimento, porcentagem de absorção de água, resistência mecânica à flexão e resistência à abrasão profunda. Para o material com melhor comportamento físico cerâmico, a condutividade térmica foi avaliada por meio de um método de fluxo de calor transiente. Os resultados obtidos mostram o potencial do cisco para reduzir a condutividade térmica do material e a contribuição calórica para o sistema. O uso do café cisco permite obter cerâmicas para uso como revestimentos e pavimentos residenciais.Palabras Chave: Caracterização, cisco de café, economia circular, materiais cerâmicos

Propiedades físico mecánicas de bloques H10 fabricados en el área metropolitana de Cúcuta.

In this article, we present the physical and mechanical properties of two types of H10 hollow bricks (six hollow square brick, eight holes mixed brick) manufactured in Cucuta and its metropolitan area. Different companies were visited and samples were collected from each type of manufactured hollow brick. Physical tests, such as water absorption, density, dimensions, and compressive strength were performed in the Research Center of Ceramic Materials Laboratory following the guidelines of the NTC 4017. The results were compared to the data provided by the standard NTC 4205. We were able to determine that the different hollow bricks have similar properties that make its use as nonstructural masonry products for indoor and outdoor use possible.En este artículo se presentan los resultados de las propiedades físicas y mecánicas de dos tipos de bloques H10 (bloque seis huecos cuadrado, bloque ocho huecos mixto) fabricados en Cúcuta y su área metropolitana. Se visitaron diferentes empresas en las que se recolectaron muestras de cada tipo de bloque fabricado. Se realizaron ensayos físicos como absorción de agua, densidad, dimensiones y resistencia a la compresión en el laboratorio del Centro de Investigación de Materiales Cerámicos siguiendo los lineamientos de la norma NTC 4017. Los resultados se compararon con los datos establecidos en la norma NTC 4205, y se logra determinar que los diferentes bloques poseen propiedades semejantes, las cuales permiten su uso como productos de mampostería no estructural para uso interior o exterior.

Miradas colectivas del departamento de Antioquia, municipios de Medellín e Itagüí

En este trabajo se presenta los resultados obtenidos en el abordaje realizado a diferentes comunidades de los Municipios de Medellín e Itagüí, fueron identificadas diversas problemáticas derivadas de la mala comunicación y ausencia de diálogo; trayendo con ello la generación de conflictos entre sus habitantes y el deterioro de las relaciones interpersonales. Dentro de las problemáticas encontradas se detectaron: intolerancia, malos estilos de liderazgo, deterioro en los lazos entre padres e hijos, incidencia de la violencia intrafamiliar, el consumo de sustancias psicoactivas, dificultad en la convivencia entre vecinos de una urbanización y la falta de pautas de crianza claras en un grupo de familias beneficiarias de una fundación; realizando un diagnóstico social participativo, mediante el método lluvia de ideas para identificar con las comunidades el problema central, y aplicando a este la metodología del árbol de problemas, para poder desarrollar unas propuestas de acompañamiento comunitario, cuya finalidad es la elaboración de estrategias de cambio para intervenir estas situaciones problemáticas. Permitiendo con ello que los habitantes de las diferentes comunidades se empoderen de su situación real y sean ellos mismos los agentes proactivos, efectivos y preventivos de cambio.In this paper we present the results obtained in the approach carried out to different communities in the Municipalities of Medellín and Itagüí. Several problems were identified as a result of poor communication and lack of dialogue; Bringing with it the generation of conflicts between its inhabitants and the deterioration of interpersonal relations. Among the problems encountered were: intolerance, poor leadership styles, deterioration in the ties between parents and children, incidence of domestic violence, use of psychoactive substances, difficulties in coexistence between neighbors of an urbanization and lack of guidelines In a group of beneficiary families of a foundation; Making a participatory social diagnosis, using the brainstorming method to identify with the communities the central problem, and applying to it the methodology of the problem tree, to be able to develop some community support proposals, whose purpose is the development of strategies for change To intervene in these problematic situations. This allows the inhabitants of the different communities to take advantage of their real situation and to be themselves proactive, effective and preventive agents of change

Propiedades físico mecánicas de bloques H10 fabricados en el área metropolitana de Cúcuta.

In this article, we present the physical and mechanical properties of two types of H10 hollow bricks (six hollow square brick, eight holes mixed brick) manufactured in Cucuta and its metropolitan area. Different companies were visited and samples were collected from each type of manufactured hollow brick. Physical tests, such as water absorption, density, dimensions, and compressive strength were performed in the Research Center of Ceramic Materials Laboratory following the guidelines of the NTC 4017. The results were compared to the data provided by the standard NTC 4205. We were able to determine that the different hollow bricks have similar properties that make its use as nonstructural masonry products for indoor and outdoor use possible.En este artículo se presentan los resultados de las propiedades físicas y mecánicas de dos tipos de bloques H10 (bloque seis huecos cuadrado, bloque ocho huecos mixto) fabricados en Cúcuta y su área metropolitana. Se visitaron diferentes empresas en las que se recolectaron muestras de cada tipo de bloque fabricado. Se realizaron ensayos físicos como absorción de agua, densidad, dimensiones y resistencia a la compresión en el laboratorio del Centro de Investigación de Materiales Cerámicos siguiendo los lineamientos de la norma NTC 4017. Los resultados se compararon con los datos establecidos en la norma NTC 4205, y se logra determinar que los diferentes bloques poseen propiedades semejantes, las cuales permiten su uso como productos de mampostería no estructural para uso interior o exterior.

Influencia de las materias primas y de la técnica de moldeo en la fabricación de productos cerámicos tipo gres

(Eng) Clay-rich materials and limestone from mines close to the metropolitan area of Cucuta together with materials obtained after firing process of ceramic products (chamotte) were used to form samples of ceramic tiles using extrusion and pressing. Once the ceramic process was finished (with firing temperatures between 1050 °C and 1250 °C), the effect of different ceramic pastes on technological characteristics, such as mechanical resistance to flexion, deep abrasion and percentage of water absorption, was evaluated according to the Colombian technical standard. Samples were characterized using X-ray diffraction, X-ray fluorescence and scanning electron microscopy to identify effects caused by presence of raw materials and the type of molding used. The results show that mineralogical composition and forming technique have an impact on the technological properties of the resulting material. Also it can be seen that for mixtures of raw materials employed in the study, the extrusion technique allows faster glassy phase formation, however this molding technique could be one of the reason for faster recrystallization at high temperatures. The best values for the technological properties were found at temperature of 1150 °C.(Spa) Se empleó material arcilloso y caliza proveniente de minas cercanas a la zona metropolitana de Cúcuta, así como el material de rotura después del proceso de cocción de productos cerámicos (chamota) para la conformación de probetas de baldosas cerámicas mediante las técnicas de extrusión y prensado. Una vez realizado el proceso cerámico (con temperaturas de cocción entre 1050°C y 1250°C), se evaluó el efecto de las diferentes mezclas preparadas sobre las propiedades tecnológicas de resistencia mecánica a la flexión, abrasión profunda y porcentaje de absorción de agua de acuerdo a la norma técnica colombiana. Los productos cocidos fueron caracterizados mediante difracción de rayos X, fluorescencia de rayos X y microscopía electrónica de barrido a fin de evidenciar efectos causados por las materias primas y el tipo de moldeo empleado. Los resultados obtenidos dejan ver la existencia de un efecto de la composición mineralógica de las muestras y de la técnica de conformado sobre la propiedades tecnológicas analizadas al momento de elaborar cerámicos gresificados. Se evidenció que para las mezclas de materias primas utilizadas, la técnica de extrusión permite una más rápida formación de fase vítrea y contribuye a una recristalización más rápida en altas temperaturas. Los mejores valores para las propiedades tecnológicas analizadas fueron encontrados en la temperatura de 1150°C

Influencia de las materias primas y de la técnica de moldeo en la fabricación de productos cerámicos tipo gres

Se empleó material arcilloso y caliza proveniente de minas cercanas a la zona metropolitana de Cúcuta, así como el material de rotura después del proceso de cocción de productos cerámicos (chamota) para la conformación de probetas de baldosas cerámicas mediante las técnicas de extrusión y prensado. Una vez realizado el proceso cerámico (con temperaturas de cocción entre 1050°C y 1250°C), se evaluó el efecto de las diferentes mezclas preparadas sobre las propiedades tecnológicas de resistencia mecánica a la flexión, abrasión profunda y porcenta­je de absorción de agua de acuerdo a la norma técnica colombiana. Los productos cocidos fueron caracterizados mediante difracción de rayos X, fluorescencia de rayos X y microscopía electrónica de barrido a fin de evidenciar efectos causados por las materias primas y el tipo de moldeo empleado. Los resultados obtenidos dejan ver la existencia de un efecto de la composición mineralógica de las muestras y de la técnica de conformado sobre la propiedades tecnológicas analizadas al momento de elaborar cerámicos gresificados. Se evidenció que para las mezclas de materias primas utilizadas, la técnica de extrusión permite una más rápida formación de fase vítrea y contribuye a una recristalización más rápida en altas temperaturas. Los mejores valores para las propiedades tecnológicas analizadas fueron encontrados en la temperatura de 1150°C.Clay-rich materials and limestone from mines close to the metropolitan area of Cucuta together with materials obtained after firing process of ceramic products (chamotte) were used to form samples of ceramic tiles using extrusion and pressing. Once the ceramic process was finished (with firing temperatures between 1050 °C and 1250 °C), the effect of different ceramic pastes on technological characteristics, such as mechanical resistance to flexion, deep abrasion and percentage of water absorption, was evaluated according to the Colombian technical standard. Samples were characterized using X-ray diffraction, X-ray fluorescence and scanning electron microscopy to identify effects caused by presence of raw materials and the type of molding used. The results show that mineralogical composition and forming technique have an impact on the technological properties of the resulting material. Also it can be seen that for mixtures of raw materials employed in the study, the extrusion technique allows faster glassy phase formation, however this molding technique could be one of the reason for faster recrystallization at high temperatures. The best values for the technological properties were found at temperature of 1150 °C

Aplicaciones de los nutrientes tecnológicos en la industria cerámica del Área Metropolitana de Cúcuta

Prefacio Resumen. Abstract Introducción Capitulo i. Incorporación de los nutrientes tecnológicos en la industria cerámica del área metropolitana de cúcuta de cúcuta. 1. La industria cerámica del área metropolitana de Cúcuta 1.1 Distribución geográfica de las industrias cerámicas 2. Economía circular 2.1 Generación de residuos industriales y el rol de la economía circular 2.2 Principios y aplicación de la economía circular 2.3 La economía circular en la industria manufacturera 2.4 Nutrientes tecnológicos en la industria cerámica 3. Procesos industriales de donde se generan los nutrientes tecnológicos empleados 3.1 Proceso productivo del arroz 3.2 Proceso productivo del café 3.3 Proceso productivo de la central termoeléctrica 3.4 Proceso de fabricación de productos cerámicos 4. Nutrientes tecnológicos producidos en la región 4.1 Residuos orgánicos 4.2 Residuos inorgánicos 4.3 Importancia del uso de residuos como nutrientes tecnológicos en la industria cerámica 4.3.1 Residuos orgánicos 4.3.2 Residuos inorgánicos 5. Investigaciones realizadas en el entorno internacional y nacional Capítulo ii. características de las materias primas empleadas. 6. Material arcilloso 7. Cascarilla de arroz 8. Cisco de café 9. Cenizas volantes de central termoeléctrica 10. Inquemados del proceso de cocción en horno colmena en la industria cerámica regional 11. Proceso cerámico realizado 11.2 Formulación de pastas 11.3 Secado de las piezas cerámicas 11.4 Cocción 12. Técnicas de caracterización de materiales 13. Normas usadas para el establecimiento de las propiedades tecnológicas 14. Metodología para la selección de la pasta de mejor comportamiento Capítulo III. Caracterización de las materias primas 15. Arcilla La Alejandra 15.1 Localización del material arcilloso 15.2 Caracterización estructural 15.3 Caracterización química 15.4 Aspectos morfológicos y microquímica 15.5 Análisis termogravimétrico/calorimetría diferencial de barrido 16. Cascarilla de arroz 16.1 Caracterización estructural 16.2 Caracterización química 16.3 Caracterización morfológica 16.4 Caracterización termogravimétrica/calorimétrica 17.Cisco de café 17.1 Caracterización estructural 17.2 Caracterización química 17.3 Caracterización morfológica 17.4 Caracterización termogravimétrica/calorimétrica 18. Cenizas volantes 18.1 Caracterización estructural 18.2 Composición química 18.3 Caracterización morfológica y microquímica 18.4 Caracterización termogravimétrica/calorimétrica 19. Inquemados de carbón 19.1 Caracterización estructural 19.2 Composición química 19.3 Caracterización microestructural 19.4 Caracterización termogravimétrica/calorimétrica Capítulo IV. efecto de la concentración de nutrientes tecnológicos sobre las principales variables tecnológicas de un material cerámico 20. Aspectos macroscópicos 21. Resultados de las propiedades tecnológicas evaluadas 22. Posibilidades de aplicación de los materiales cerámicos obtenidos 23. Selección de la pasta con mejor comportamiento en el proceso cerámico Capítulo V. efecto de la concentración del nutriente tecnológico sobre la microestructura del material cerámico seleccionado (ct10=) Capítulo VI. efecto de la concentración del nutriente tecnológico en la capacidad de aislamiento térmico del material 24. Simulación del comportamiento de un bloque hueco de arcilla con adición de cascarilla de arroz, cenizas volantes y cisco de café 24.1 Datos calculados 24.2 Procedimiento 24.3 Resultados Capítulo VII. Efectos energéticos/ambientales de la presencia del nutriente tecnológico en el material cerámico de mejor comportamiento 25. La huella de carbono en el ámbito de la economía circular 26. La huella de carbono 26.1 Métodos de cálculo 26.1.1 Energía embebida 26.1.2 Metodología de cálculo de HdC y Ee de la aplicación de los nutrientes tecnológicos 27. Metodología para el cálculo de la huella de carbono 28. Reglas de Categoría de Producto 28.1 Establecimiento de límites y alcance 28.2 Definición de la unidad funcional/unidad declarada 28.3 Límites del sistema 28.3.1 Módulos incluidos dentro del estudio 28.3.2 Recogida de datos. Análisis de inventario 28.4 Datos de planta de extracción de arcillas 28.5 Datos de planta generadora de cenizas volantes 28.6 Datos de transporte de materias primas a planta de producción 28.7 Datos de planta de producción 28.8 Datos bibliográficos 28.9 Los factores de emisión 28.9.1 Combustible para elementos de transporte y extracción 28.9.2 Carbón térmico 28.9.3 El sector eléctrico en Colombia. Mix eléctrico 29. Análisis de los datos obtenidos 30.Efectos energéticos asociados al proceso de fabricación 30.1 Características de materias primas 30.2 Efecto sobre la energía embebida en el material cerámico 31. Evaluación de impactos. Proceso convencional 31.1 Clasificación y organización de datos 31.1.1 Extracción (A1) 31.1.2 Transporte a planta (A2) 31.1.3 Fabricación de productos (A3) 31.2 Resultados globales 31.3 Asignación a unidad declarada 32. Evaluación de impactos. Proceso innovador 32.1 Clasificación y ordenación 32.1.1 Extracción (A1) 32.1.2 Transporte a planta (A2) 32.1.3 Fabricación de productos (A3) 32.2 Resultados globales 32.3 Asignación a unidad declarada 32.4 Consideraciones finales 32.5 Análisis comparativo Capítulo VIII. Efecto económico del uso de nutrientes tecnológicos 33.Huella de carbono 33.1 Ejemplo con una empresa de la región 33.2 Aporte de inquemados 33.3 Efectos energéticos asociados al proceso de fabricación 33.4 Resumen de ahorro usando el nutriente tecnológico Conclusiones Futuras investigaciones Referencia

Características de las materias primas usadas por las empresas del sector cerámico del área metropolitana de Cúcuta (Colombia)

El área metropolitana de Cúcuta (Colombia) se caracteriza por contar con un conglomerado de empresas dedicadas a la fabricación de materiales cerámicos de construcción. La zona de influencia es rica en materiales arcillosos, calizas y feldespatos, los cuales son las materias primas fundamentales del proceso de fabricación. Se realizó la caracterización de dichos materiales a fin de conocer aspectos diferenciadores que permitan la toma de decisiones a la hora de formular las pastas cerámicas. Difracción de rayos X, fluorescencia de rayos X, calcimetría, análisis térmico gravimétrico y calorimetría diferencial de barrido se realizaron para el reconocimiento de los materiales naturales. Se empleó también la técnica del hidrómetro para el análisis granulométrico a fin de establecer la aptitud de las arcillas para su uso en cerámicos de construcción. Complementariamente, se realizó seguimiento del porcentaje de absorción de agua, contracción de cocción y de la resistencia mecánica a la flexión como indicadores de la capacidad de vitrificación de cada material arcilloso evaluado (a 1.080°C y a 1.140°C). Se identificó que los materiales arcillosos se caracterizan por la presencia de minerales filosilicatos como la caolinita y la moscovita, que presentan bajos contenidos de carbonatos y de compuestos de azufre. Los resultados obtenidos dejan ver que los mayores contenidos de potasio y hierro (presencia de moscovita) en los materiales arcillosos parecen tener influencia favorable en las propiedades tecnológicas evaluadas a los cerámicos. Las pruebas de caracterización de la caliza y feldespatos permitieron reconocer su pureza y establecer posibles influencias en el proceso cerámico acordes a la composición encontrada.The metropolitan area of Cúcuta (Colombia) is characterized by a conglomerate of companies dedicated to the manufacture of ceramic building materials. The zone of influence is rich in clay materials, limestones and feldspars which are the fundamental raw materials of the manufacturing process. A process of characterization of these materials was carried out in order to know the differentiating aspects that allow the decision making at the moment of formulating ceramic pastes. X-ray diffraction, X-ray fluorescence, calcimetry, thermal gravimetric analysis and differential scanning calorimetry were used for the recognition of natural materials. The hydrometer technique for granulometric analysis was also used to establish the suitability of clays for use in construction ceramics. In addition, the percentage of water absorption, firing shrinkage and mechanical resistance to flexion were monitored as indicators of the vitrification capacity of each evaluated clay material (at 1080 °C and 1140 °C). It was identified that clay materials are characterized by the presence of phyllosilicate minerals such as kaolinite and muscovite. They have low contents of carbonates and sulfur compounds. The results obtained show that, the greater prevalence of potassium and iron content (presence of muscovite) in clay materials seem to have a favorable influence on the technological properties evaluated in construction ceramics. The characterization tests of the limestone and feldspars allowed to recognize their purity and to establish possible influences in the ceramic process according to the found composition