VIDRIADO PARA CERAMICA TRADICIONAL LIBRE DE PLOMO

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UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA 
UNIDAD IZTAPALAPA 
CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA 
 
 
 
 
 
 
“VIDRIADO PARA CERAMICA TRADICIONAL LIBRE DE 
PLOMO” 
 
TESINA 
 
 
 
 
 
INTEGRANTES: 
 
I.Q. Arrevillaga Viveros Angela (98214776) 
I.Q. Solano López Paola Helen (96323483) 
I.Q. Suárez Sánchez María de los Angeles (96325469 ) 
 
 
 
CARRERA: 
INGENIERIA QUIMICA 
 
 
ASESOR 
I.Q. Uriel Arechiga Viramontes 
 
 
 
 
 
 
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INDICE 
 Pág. 
1. Introducción ………………………….…………………… 3 
 
2. Fundamentos teóricos 
 2.1 Arcillas ……………………….……………..……….. 4 
 2.2 Vidrios …………………….……………….……….. 4 
 2.3 Vidriados …………………….……………….………… 7 
3. Justificación ……………………..……………………….. 9 
4. Beneficios ……………………………………..….……………. 9 
5. Objetivo general …………………………………….…………... 9 
6. Objetivos particulares ……………………………..…………….. 9 
7. Metodología experimental 
 7.1 Análisis del vidrio ………………………...…….. 10 
 7.1.1 Absorción atómica del vidrio ………….……… 10 
 7.1.2 Preparación de fritas ……………………….…. 11 
 7.2 Análisis de arcillas ………………………………...……. 11 
 7.2.1 Análisis Termogravimétricos (TGA) y 
 Térmico Diferencial (DTA)…………………. 11 
 7.2.2 Absorción atómica para arcillas …………….…. 12 
 7.2.3 Difracción de Rayos x …………………….…… 12 
 7.2.4 Porosidad del barro ………………………….… 13 
8. Resultados 
 8.1 Resultados del vidrio ………………………………… 14 
 8.1.1 Análisis de Absorción Atómica ………….……... 14 
 8.1.2 Preparación de fritas …………………….……… 15 
 8.2 Resultados de los análisis para arcillas …………….…….. 16 
 8.2.1 Termoanálisis …………………………..………. 16 
 8.2.2 Porosidad ……………………………….………. 18 
 8.2.3 Absorción atómica ……………………………… 20 
 8.2.4 Difracción de Rayos x ………………………….. 22 
9. Proceso industrial para la preparación de fritas 
 9.1 Ubicación de la planta ………………………………… 23 
 9.2 Diseño de la planta ………………………………… 23 
 9.3 Costo del equipo y servicios ………………………… 26 
10. Conclusiones ……………………………………………….. 28 
11. Bibliografía ………………………………………………. 29 
 
Apéndice A ………………………………………………. 30 
Apéndice B ……………………………………………… 33 
Apéndice C ……………………………………………… 34 
Apéndice D ……………………………………………… 40 
Apéndice E ……………………………………………… 41 
Apéndice F ……………………………………………… 49 
Apéndice G ……………………………………………… 53 
 
 
 
 
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1. INTRODUCCION. 
 
 
La palabra cerámica se toma en sentido tal que comprende aquellos artículos que se 
fabrican a partir de sustancias inorgánicas, primero moldeados y después endurecidos 
por el fuego. Antiguamente esto era tanto como decir artículos fabricados a partir de 
arcilla. 
Los vidrios son materiales que en estado sólido son compuestos no-cristalinos que se 
comportan como líquidos superenfriados. Hay vidrios orgánicos e inorgánicos y entre 
estos últimos se encuentran los vidrios de sílice (cuarzo), los cuales se modifican con 
otros óxidos para abatir sus temperaturas de fusión. 
Su resistencia a los ataques químicos, su alto índice de refracción y su impermeabilidad 
así como su afinidad con las arcillas, los convierten en compuestos adecuados para 
esmaltar (vidriado) las piezas de cerámica con objeto de obtener una mejor 
funcionalidad y un acabado estético. 
Hasta fechas recientes, el principal modificador empleado por los alfareros tradicionales 
ha sido la greta (PbO) la cual se mezcla con la sílice (SiO2) en proporción variable en el 
entorno de 2:1. La mezcla se aplica sobre la pieza previamente calcinada (sancocho o 
jahuete) como una suspensión acuosa. Así se obtiene una capa homogénea que se funde 
alrededor de los 900¨º para obtener un recubrimiento relativamente elástico, liso, 
brillante e impermeable. 
Sin embargo el PbO es un material tóxico cuyo uso implica un riesgo, principalmente 
para los alfareros, quienes suelen mantener contacto prolongado con él sin mayores 
medidas de seguridad. 
Por estas razones, el presente trabajo pretende desarrollar esmaltes a partir de vidrio 
recirculado, similares al vidriado tradicional, exentos de plomo o de otros elementos 
que impliquen riesgo para la salud de los alfareros o los usuarios. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2. FUNDAMENTOS TEORICOS 
 
2.1 ARCILLAS 
 
 
Las arcillas son rocas consolidadas o no consolidadas que suelen componerse de uno o 
varios “minerales arcillosos”, los silicoaluminatos y otros componentes de Fe, Ca y 
Mg. 
 
- Silicoaluminatos: Son compuestos de silicio y aluminio que se forman cuando la 
sílice modifica su superficie por la interacción con los iones aluminato, 
intercambiando iones Si(OH)4
- por iones AL(OH)4
-. Estos se pueden 
intercambiar unos por otros por que tienen propiedades semejantes. 
 
Las arcillas se caracterizan por la extrema finura de sus partículas, pero muestran 
extensas variaciones tanto en sus propiedades físicas y térmicas como en su 
composición mineral y química. 
 
 
 
 
2.2 VIDRIO 
 
 
El vidrio es una sustancia no cristalizada (líquidos superenfriados) que por su estructura 
se parece a un líquido, pero cuya cohesión a la temperatura ordinaria es tan grande que 
lo asemeja a un sólido. 
 
En general todas las teorías coinciden en explicar la estructura interna del vidrio como 
un retículo, llamado retículo vítreo, formado por la unión de oxigeno (elemento 
constante en todos los vidrios) con otros elementos más o menos variables. 
 
A estos elementos podemos dividirlos en tres grupos de acuerdo a sus propiedades: 
 
- Elementos formadores de retículos: son aquellos elementos que se unirán al 
oxígeno para formar las mallas del retículo mismo y por lo tanto son 
indispensables. Estos elementos son: Silicio, Boro, Fósforo, Arsénico, Vanadio 
y Germanio. 
 
 - Elementos deformadores de retículo: son los que se incrustan en el interior 
 de las mallas, modificando las propiedades del retículo. Ellos pueden ser: Sodio, 
 Potasio, Litio, Calcio y Bario. 
 
 - Elementos que pueden funcionar ya sea como formadores o deformadores de 
 retículo, son denominados de varias maneras según los autores, entre ellos el 
 Aluminio, Hierro, Manganeso, Plomo y Titanio. 
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Entre los iones formadores de retículo, el silicio y el boro son los más frecuentemente 
usados. 
 
 
Figura 1 Estructura de la sílice vitrosa. 
 
 
La figura 1 muestra la estructura tetraédrica que forma el silicio con el oxígeno en el 
espacio. Se observa que la estructura tiene una forma desordenada y sin periodicidad, lo 
que la hace más resistente, pero también frágil y con temperaturas de fusión muy altas. 
 
Un ejemplo de la estructura de la sílice vitrosa modificada por los átomos de calcio y 
sodio se muestra en la figura 2. 
 
 
Figura 2. Estructura del vidrio sódico- cálcico 
 
Al agregar los iones modificadores, la estructura se rompe en donde se encuentra la 
unión silicio-oxígeno-silicio; lo que provoca que la temperatura de fusión sea más baja. 
 
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LAS PRINCIPALES MATERIAS PRIMAS PARA LA FABRICACION DEL VIDRIO: 
 
- Arena: sílice, cuarzo, pedernal, etc. 
- Bórax 
- Caliza 
- Oxido de sodio 
 
COMPUESTOS QUE FACILITAN LA FUSION DEL VIDRIO: 
 
 EL ANHIDRIDO BORICO: Confiere al vidrio un bajo coeficiente de dilatación que 
entraña una gran resistencia a las variaciones térmicas. 
 
 LA SILICE: Es el agente vitrificante (formador de red) al que el vidrio debe 
su transparencia. 
 
 EL OXIDO DE CALCIO: Es el agente estabilizante que impide las alteraciones de la 
estructura y en gran medida lo hace insolubles en los medios acuosos. 
 
 LOS AFINANTES: Sirven para homogeneizar, utilizándose nitratos de sodio o de 
potasio. 
 
 OXIDO DE PLOMO: Da suavidad típica, aumenta su brillantez y permiten su tallado 
con más facilidad, pero principalmente disminuye la temperatura de fusión. 
 
 
COLORANTES MAS USADOS PARA EL VIDRIO: 
 
Óxidos metálicos: 
 
 - Oxido de níquel 
 - Oxido de hierro 
 - Oxido de magnesio 
 - Oxido de cobalto 
 - Metales (oro, plata y cobre) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 2.3 VIDRIADOS 
 
Los vidriadosson capas finas de vidrio que funden sobre la superficie de las pastas 
cerámicas haciéndolas impermeables, de mayor resistencia mecánica y agradables a la 
vista y al tacto. 
 
La materia prima para producir un vidriado es llamada frita, la cual es una mezcla 
fundida o calcinada de diversos óxidos que por su composición y tratamiento reciben 
determinadas propiedades o colores inalterables. Dependiendo del fin del vidriado se 
pueden utilizar fritas de plomo, de plomo-boro, de alcali-plomo-boro, de alcali-boro ó 
fritas alcalinas puras. Las fritas de plomo y plomo-boro funden por regla general de 
manera continua y sin defectos, formando un espejo liso y brillante, lo cual tiene lugar a 
lo largo de un intervalo de temperatura más amplio. Las fritas de elevado contenido en 
óxidos alcalinos suelen fundir, por el contrario, repentinamente y con una marcada o 
fuerte formación de burbujas. 
 
 En la figura 3 se muestra el proceso para la producción de un vidriado con plomo. 
 
 
PREPA RA CION D E VID RIA D OPREPA RA CION D E VID RIA D O
CON PL OM O (FRIT A )CON PL OM O (FRIT A )
f usiónmezc lado
suspensión t amizado molienda
aplicac ión 2a. f usión
f ormador
de retí culo 
(sí lice)
modif icadores 
(PbO )
agua
A dit ivos
(carboximet ilcelulosa)
Product o
vidriado
 
 
Figura 3 
 
El primer paso es obtener la materia prima mejor llamada frita, la cual se obtiene a 
partir de una mezcla entre sílice y óxido de plomo, posteriormente esta mezcla pasa por 
una etapa de fusión, molienda, tamizado para separar las partículas grandes de las 
pequeñas y estas últimas ser conducidas a otra etapa llamada de suspensión donde se 
adiciona agua y aditivos que sirven para que la mezcla no precipite y se torne 
homogénea; esto da como resultado una pasta llamada pasta engredada que es aplicada 
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a los artículos cerámicos para así pasar por una segunda etapa de fusión en donde por lo 
regular se trabaja a una temperatura de 950° C. 
 
El proceso que llevan a cabo los alfareros desde la recolección del barro hasta obtener 
su producto vidriado, se representa en la siguiente figura: 
 
D iagrama de f lujo del proceso alf areroD iagrama de f lujo del proceso alf arero
recolecc ión de barro
Barro B
Barro A
molienda
t amizado
mezclareposof orjadosecado
sancocho
agua
adit ivos
recolecc ión de barro
Barro A
Engret ado
Quema 
f inal
 
 
Figura 4. 
 
La figura 4 muestra el diagrama de flujo del proceso alfarero. Primeramente se recolecta 
el barro el cual es representado como barro A y barro B por sus diferentes propiedades, 
los cuales pasan a una etapa de molienda para obtener una masa pulverizada que es 
mezclada con algunos aditivos1 y agua; esta mezcla se deja reposar para después pasar a 
una etapa de forjado en donde se le da forma a la pasta cerámica o barro para 
posteriormente dejarla secar (a la intemperie en un lugar sombreado para evitar que 
aparezcan fisuras). Posteriormente el artículo pasa a la etapa de sancocho en donde se 
procesa a un intervalo de temperatura entre 750 y 1000°C. Finalmente el producto 
terminado pasa a la etapa de vidriado en donde se aplica la suspensión que forma el 
vidrio, de esta forma el producto queda listo para la quema de fusión y así obtener un 
producto vidriado. 
 
 
 
 
 
1 Los aditivos son entre otros el óxido de hierro (es el que le da el color rojizo al barro), plumilla y paja molida, los cuales sirven 
para perfeccionar las características del barro. 
 
 9 
 
 
3. JUSTIFICACION 
 
En los talleres de cerámica tradicional, gran parte de sus vidriados son formulados con 
materiales que contienen óxido de plomo, cuando la formulación es deficiente o el 
proceso de cocción insuficiente, el vidriado se puede tornar tóxico, en especial cuando 
entra en contacto directo con alimentos o bebidas que contienen sustancias ácidas como 
el jugo de naranja, de limón, tomate, vinagre, etc.,provocando una reacción que puede 
llegar a extraer ciertas cantidades del metal citado, contaminando así los alimentos o 
bebidas y poniendo en riesgo la salud. 
 
Al utilizar frecuentemente éstos artículos con altos niveles de plomo, los contaminantes 
nos pueden causar intoxicación gradual afectando principalmente nuestro sistema 
nervioso, cardiovascular, gastrointestinal, inmunológico, manifestaciones de la 
enfermedad llamada saturnismo; a los niños les provoca desordenes en su conducta y 
aprendizaje. 
 
 
4. BENEFICIOS 
 
Al sustituir el óxido de plomo por otro modificador de retículo no tóxico se beneficia 
directamente la salud de los alfareros puesto que ellos son los que trabajan en contacto 
directo y continuo con este compuesto y no toman las medidas de seguridad necesarias, 
sin embargo, al trabajar con el nuevo compuesto tendrán la seguridad de que no va a 
dañar su salud. 
 
Para los consumidores de los artículos vidriados, en especial los de uso doméstico, se 
les ofrecerá un artículo que cumpla con las mismas características de un artículo 
vidriado con plomo pero con la seguridad de que éste no afecte su salud. 
 
 
5. OBJETIVO GENERAL 
 
 - Obtener un vidriado libre de plomo, con características similares a la de un vidriado 
tradicional. 
 
 
6. OBJETIVOS PARTICULARES 
 
- Obtener un vidriado libre de plomo a partir de vidrio de reciclo. 
- Bajar la temperatura de fusión del vidrio de reciclo añadiendo un modificador de 
retículo para que el vidriado obtenido funda en el entorno de 950 – 1050 °C y además se 
adapte a las pastas cerámicas. 
 
 
 
 
 
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7. METODOLOGIA EXPERIMENTAL. 
 
Con el fin de comprender la interacción entre el vidriado y las pastas cerámicas es 
necesario realizar los siguientes análisis experimentales: 
 
Para analizar el vidrio se llevaron a cabo las siguientes actividades experimentales: 
 
- Análisis de absorción atómica. 
- Preparación de fritas con 5, 10 y 15 % de bórax o ácido bórico 
 
 
 En el caso de las arcillas se llevaron a cabo las siguientes actividades experimentales: 
 
 - Análisis Termogravimétrico (TG) 
 - Análisis Térmico Diferencial (DTA). 
 - Porosidad del barro. 
 - Análisis de absorción atómica 
 - Difracción de rayos x 
 
 
 
 Las actividades antes mencionadas se realizaron para los siguientes fines: 
 
7.1 ANÁLISIS DEL VIDRIO 
 
7.1.1 Absorción atómica 
 
El análisis de absorción atómica; se realizó para determinar la composición química de 
muestras de vidrio reciclado y de fritas preparadas de diversos colores. El desarrollo 
experimental de los análisis se describe en el Apéndice A. 
 
Las muestras a analizar se presentan en la siguiente tabla: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 11 
Tabla 7.1.1. Descripción de muestras de vidrio 
MUESTRAS DESCRIPCION 
M1 vidrio verde bandera (botella de vino de reciclo) 
M2 vidrio verde obscuro (botella de vidrio de reciclo) 
M3 vidrio rojo (para ventanas) 
M4 vidrio azul (botella de tequila de reciclo) 
M5 vidrio negro (para ventanas) 
M6 vidrio amarillo canario (para ventanas) 
M7 vidrio naranja (para ventanas) 
M8 
frita (vidrio transparente de garrafón + 15% de ácido 
bórico) 
M9 frita (vidrio transparente de garrafón + 10% de bórax) 
M10 frita (vidrio verde de vino + 10% de ácido bórico) 
M11 frita (formulación*) 
M12 vidrio café (botella de cerveza) 
M13 vidrio verde bandera (botella de reciclo) 
 
* El análisis de esta formulación de vidriado se hizo con el objeto de compararla con los vidriados 
 obtenidos con fritas de vidrio reciclado. 
 
 
El análisis se realizó con patrones de Si, Ca, Fe, Cr, Mg, Co, Na, K , Pb y Al para 
estimar la concentración de estos elementos contenidos en cada una de las muestras. 
 
7.1.2 Preparación de fritas 
 
La preparación de fritas es el paso más importante del proyecto, ya que a partir de ésta 
se obtiene el vidriado. 
La preparación de diversas fritas se hizo con la intención de obtener una buena 
interacción de las pastas cerámicas con el vidriadoy verificar su punto de fusión. El 
desarrollo experimental se describe en el Apéndice B. 
 
 
 
7.2 ANALISIS DE ARCILLAS 
 
Cabe mencionar que las principales arcillas con las cuales se trabajó fueron las arcillas 
refractarias y de Oaxaca, aunque para los análisis TGA-DTA se seleccionaron diversas 
arcillas de Michoacán. 
 
7.2.1 Análisis Termogravimétrico (TGA) y Térmico Diferencial (DTA) 
 
Ya que el vidriado debe adaptarse a las pastas cerámicas fue necesario estudiar el 
comportamiento de éstas por medio de dichos análisis, en donde el TGA tiene como 
finalidad registrar las perdidas de peso al aumentar la temperatura y el DTA 
proporciona información acerca del calor absorbido o emitido por un sistema químico 
(arcilla) midiendo la diferencia de temperatura entre este sistema y un compuesto inerte 
de referencia (en este caso se utilizó alúmina alfa), a medida que las temperaturas de 
 12 
ambos aumenten a una velocidad constante. El desarrollo experimental se describe en el 
Apéndice C. 
 
7.2.2 Absorción atómica para arcillas 
 
Al igual que para los vidriados, se realizaron análisis de absorción atómica para diversas 
muestras de arcillas y así determinar la cantidad de cada uno de los elementos 
contenidos en éstas. Los elementos analizados fueron los mismos que para los vidrios. 
 
Las muestras de arcillas se clasifican de la siguiente manera: 
 
 
Tabla 7.2.2. Muestras de arcillas analizadas en absorción atómica 
# MUESTRA DESCRIPCION 
A1 arcilla preparada de Huancito 
A2 arcilla amarilla San José de Gracia, Patamban 
A3 arcilla colorada (mejor calidad) Tzinzunzan 
A4 arcilla roja Paramo, Patamban 
A5 Cheran 
A6 arcilla prieta San José de Gracia, Patamban 
A7 arcilla Cheran, Huancito 
A8 barro de Oaxaca 
A9 arcilla refractaria 
A10 arcilla gris 
A11 arcilla roja (tablillas) 
A12 arcilla café (tablillas) 
A13 blaca de Jalpa, Zacatecas 
A14 negra de Jalpa, Zacatecas 
A15 Tizar Jalpa, Zacatecas 
A16 arcilla blanca de Patamban, Michoacán 
A17 preparado sin plumilla Metepec, Edo. de México 
A18 barro de Metepec (mezcla de arcillas con plumilla) 
A19 negro Metepec 
 
 
 
 
 
 
7.2.3 Difracción de Rayos x 
 
La difracción de rayos x se realizó con la finalidad de conocer los principales 
compuestos que forman parte de las arcillas para posteriormente conocer en que 
cantidad se encuentran por medio de la absorción atómica. 
Las muestras analizadas mediante este método fueron las mismas de la tabla 2. 
 
 
 
 
 
 
 13 
7.2.4 Porosidad del barro 
 
 Esta prueba se realizó para determinar la cantidad de agua adsorbida de las arcillas una 
vez bizcochadas. 
 
El primer método consiste en pesar en seco las muestras de arcillas (tablillas) y 
sumergirlas en agua hirviendo por dos horas; pasando este tiempo secar las tablillas y 
tomar su peso en húmedo. 
 
La porosidad la podemos conocer en términos del por ciento de absorción: 
 
 
 
 
Otro método es a través del uso del equipo Autosorb-1 para tener una mejor noción 
acerca del tamaño de poros de las arcillas cuando estas no han sido bizcochadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
oenpeso
oenpesohúmedoenpeso
absorción
sec 
)sec () (
 %
−=
 14 
8. RESULTADOS 
 
8.1 RESULTADOS DEL VIDRIO 
 
 8.1.1 Análisis de Absorción Atómica 
 
La siguiente tabla muestra los resultados obtenidos del análisis de absorción atómica, en 
donde se presentan las concentraciones de los principales elementos contenidos en los 
vidrios comunes. 
 
 
TABLA 8.1.1. Resultados del análisis de absorción atómica 
Muestra % de Pb % de Fe % de Si % de Cr % de Co % de Mg % de Ca % de Na % de K 
M1 0.19 0.505 8.7 0.445 0.0032 2.64 0.015 5 1.9 
M2 0.27 0.3375 7.6 0.01 0.0025 0.1 0.06 1 2 
M3 0.22 0.0434 7.75 0.015 0.0021 0 0.035 2 0.02 
M4 0.005 0.655 7.85 0.025 0.0521 3.045 1.005 4 2 
M5 0.205 0.265 8.1 1.525 0.0563 0.34 0.62 6 0.02 
M6 0.15 0.0486 7.6 0.045 0.0005 1.52 0.445 5 2.1 
M7 0.285 0.18 7.05 0.005 0.0024 0 0.105 5 0.02 
M8 0.195 0.24 7.75 0.01 0.0026 2.475 0.08 2 2.1 
M9 0.43 0.11 7.2 0.005 0.0024 6.285 0.565 4 0.024 
M10 0.195 0.365 7.4 0.3 0.0017 0.35 0.35 4 2.1 
M11 0.615 0.34 6.95 0.0005 0.0016 0 0.26 5 2.2 
M12 0.175 0.445 8.2 0.01 0.0021 0.335 1.01 6 2 
M13 0.18 0.38 6.9 0.395 0.0019 1.87 0.56 6 1.9 
 
 
 
Como era de esperarse, mediante estos resultados se puede comprobar que la estructura 
principal del vidrio esta compuesta en su mayoría por sílice (formador de retículo), en 
comparación con los demás elementos. 
 
Se puede considerar que la cantidad de plomo que esta presente en cada muestra es 
mínimo ya que en ocasiones se utiliza el óxido de plomo para darle color al vidrio y se 
encuentra muy por debajo de lo establecido por la norma oficial NOM-010-SSA1-1993 
(ver Apéndice C). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 15 
8.1.2 Preparación de fritas 
 
 
 
Con respecto a la preparación de fritas los resultados obtenidos se muestran en la 
siguiente tabla: 
 
 
Tabla 8.1.2 .Resultados de aplicación de fritas en pastas cerámicas 
 
VIDRIADOS EN CRUDO Y FRITAS RESULTADOS 
 
16.55% carbonato de sodio + 13.4% hidróxido 
La formulación no logró fundir a 950°C 
solamente se deformo presentándose 
de calcio + 18.04% sílice + 23.31% bórax + Como una masa seca y agrietada 
28.63% feldespato de potasio (vidriado en crudo) 
 
16.5% carbonato de sodio + 13.44% carbonato 
Aunque la formulación fundió rápidamente, el 
vidriado obtenido 
de calcio + 18,04% sílice + 23,31 ácido bórico + fue opaco y con muchas fisuras 
28,63% feldespato de potasio (frita) 
 
Vidrio transparente de garrafón + 5% bórax (vidriado en 
crudo) 
No fundió al 100%, hubo presencia de burbujas 
y la capa de vidrio fue 
 gruesa y áspera (1000ºC). 
 
Vidrio transparente de garrafón + 10% bórax (vidriado 
en crudo) El vidriado obtenido fundió rápidamen- 
 
te y al aplicarse sobre cerámica presentó 
fisuras. La capa de vidrio es delgada y lisa (a 
1000ºC). 
 
Vidrio transparente de garrafón + 15% bórax (vidriado 
en crudo) 
Fundió totalmente y al ser aplicado a la pasta 
cerámica mostró una capa lisa pero con fisuras 
a 1000º 
 
Vidrio transparente de garrafón + 20% bórax (vidriado 
en crudo) 
Fundió completamente y aplicarla sobre pastas 
cerámicas presentó algunas fisuras 
 
 
Vidrio transparente de garrafón + 15% ácido bórico 
(vidriado en 
Tardó mucho tiempo en fundirse y el vidriado 
obtenido contenía pequeños 
crudo) brumos. 
 
 
20.42% bórax + 24.57% carbonato de calcio + 
No fundió y se esponjo formándose un sólido 
poroso 
6.24% carbonato de magnesio + 39.49% ácido 
bórico + 2.01% caolín + 7.26% sílice (posible frita). 
 
20.42% bórax + 24.57% carbonato de sodio + 
Al igual que la formulación anterior no fundió 
y se formó un sólido poroso 
6.24% carbonato de magnesio + 39.5% ácido en forma de espuma. 
bórico + 2% caolín + 7.26% sílice (posible frita). 
 16 
 
 
La mayoría de los resultados de la tabla anterior no son satisfactorios, sin embargo, los 
del 10% en bórax son en los que el vidriado presentó las mejores características 
buscadas, por lo que se procedió a realizar una frita con el mismo vidrio transparente al 
10% en bórax, de la cual obtuvimos los siguientes resultados: 
Comprobando los resultados anteriores se observa que los mejores vidriados son los que 
se hicieron con bórax (muestra 4, 5 y 6), sin embargo conviene utilizar la muestra 4 ya 
que funde totalmente presentando características similares a las de las muestras 5 y 6, 
además requiere menor cantidad de bórax lo que ocasiona un beneficio económico. 
 
 
 
TABLA 8.1.3. Resultados de las mejores fritas 
 
 
 
 
 
 
 
 Al decir que se obtuvieron las características deseadas se entiende que se obtuvo un 
vidriado de capa uniforme, lisa y muy brillante, incluso al compararlo con otros 
vidriados que se usan actualmente éste es de mayor brillo. Además al someter los 
artículos a pruebas con agua, no mostraron grandes tendencias a filtrarse ya que 
presentaronmuy pocas fisuras. 
 El color del vidriado hecho con el vidrio verde oscuro se perdió en las piezas 
cerámicas presentando una capa con las mismas características del vidriado mencionado 
anteriormente, sin embargo, al aplicar una capa más gruesa se comenzaba a notar el 
color pero las fisuras eran mayores. 
 
 
 
 
 
 
8.2 RESULTADOS DE LOS ANALISIS PARA ARCILLAS 
 
 8.2.1 Termoanálisis 
 
 En general todos los termoanálisis hechos para los diferentes barros y arcillas 
mostraron las mismas similitudes (ver Apéndice C), por lo que tomamos como 
referencia el análisis del barro de Oaxaca ya que con este se trabajó principalmente. 
FRITA RESULTADOS
Vidrio transparente de garrafón+ 10% bórax Fundió rapidamente y presento las caracteristícas 
(de garrafón) deseadas.
Vidrio verde obscuro + 10% bórax Se obtuvieron los mismos resultados que del vidrio 
(botella de vino) transparente.
 17 
 
 
En la gráfica de DTA-TG, existen zonas bien diferenciadas: 
 
- La primera zona, correspondiente a un pico exotérmico, se puede asociar a la 
eliminación del agua adherida a las arcillas, es decir, el agua higroscópica o 
adsorbida, en un intervalo que va desde la temperatura ambiente hasta 197°C 
mostrando una pérdida de peso del 3%. Esta pérdida de peso se debe al 
desprendimiento del agua al incrementar la temperatura. 
- El segundo intervalo que va de 197 a 301°C, se debe a la variedad aleotrópica 
del cuarzo, ya que en esta zona se transforma a Tridimita y no hay un cambio 
considerable en la pérdida de peso pues solamente varía del 3% al 3.28%. 
- El tercer intervalo que va de 301 a 452ºC corresponde a un pico endotérmico y 
se debe la quema de materiales orgánicos, mostrando una pequeña pérdida de 
peso que va del 3.28% al 4.21%. 
- La cuarta zona corresponde a la pérdida del agua molecular o deshidroxilación 
por la descomposición de los materiales arcillosos, y se encuentra en los 
intervalos de 452°C hasta los 643°C, hasta una temperatura máxima de 704ºC. 
 En esta zona se observa una gran pérdida de peso debido a un mayor
 desprendimiento de OH- y va del 4.2% al 5.37% hasta una pérdida máxima de 
 10.26%. 
- El pico en la quinta zona, que va de los 704ºC a los 819ºC, se debe a la quema 
de un exceso de carbonatos como la dolomita y calcita, lo que provoca que se 
libere CO2 y se pierda una gran cantidad de peso del 10.26% al 14.67%. 
- El último pico endotérmico corresponde a la transformación de cristobalita de 
Al 2O3.2SiO2 → Al2O3.SiO2 + SiO2. En esta zona el peso se mantiene casi 
constante. 
 
 18 
 
 
 
De acuerdo a la gráfica 2: 
 
 
- La primera zona del pico exotérmico, se debe a la eliminación del agua 
higroscópica o adsorbida, en un intervalo que va desde la temperatura ambiente 
hasta 196°C mostrando una pérdida de peso hasta del 6.8% debido al 
desprendimiento del agua al aumentar la temperatura. 
- En la segunda zona que va de 196ºC a 400°C, se debe la quema de materiales 
orgánicos, mostrando una pérdida más considerable de peso del 6.8% al 9.86%. 
- La tercera zona corresponde a la deshidroxilación por la descomposición de los 
materiales arcillosos, y se encuentra en los intervalos de 400°C hasta los 573°C, 
con una pérdida de peso de mayor importancia de 9.86% a 15.69%. 
- En la cuarta zona, que va de los 573ºC a los 864ºC, hay un comportamiento 
constante ya que no se observan cambios químicos en la estructura de la arcilla 
ni grandes pérdidas de peso. 
- La última zona muestra un pico endotérmico que se debe a la transformación de 
cristobalita de Al2O3.2SiO2 → Al2O3.SiO2 + SiO2. En esta zona el peso se 
mantiene casi constante. 
 
 
8.2.2 Porosidad 
 
 Las pruebas de porosidad se hicieron para el barro de Oaxaca y una arcilla refractaria. 
Para esta prueba se pusieron cuatro muestras de arcilla y de barros. Los cálculos 
realizados se muestran en el Apéndice D, los resultados obtenidos fueron: 
 
 
 
 
 19 
 
TABLA 8.2.2. Resultados de porosidad interpretados en % de absorción 
MUESTRAS peso en seco peso en humedo % Absorción 
 (gr) (gr) 
arcilla refractaria 
A 16 19,1 19,38 
B 20 23,6 18,00 
C 37,18 44 18,34 
D 30,08 35,88 19,28 
barro de Oaxaca 
E 25,17 29,52 17,28 
F 17,02 19,9 16,92 
G 8,55 10 16,96 
H 3,4 4 17,65 
 
Ya que los resultados mostrados en la tabla se asemejan para cada caso, se obtuvo un 
promedio del % de absorción del barro de Oaxaca y otro para la arcilla refractaria, es 
decir: 
 
Barro de Oaxaca = 17.2% de absorción 
Arcilla refractaria =18.75% de absorción 
 
Comparando estos resultados se puede observar que la arcilla refractaria absorbe 
ligeramente más agua que el barro de Oaxaca. 
 
Los resultados obtenidos por el equipo Autosorb-1, se pueden graficar obteniéndose 
principalmente el tamaño de poros en cada muestra de arcilla. También se reportan los 
resultados en forma gráfica del barro de Oaxaca y la arcilla refractaria. 
 
 
GRAFICA 3. DISTRIBUCION DE DIAMETRO DE POROS DE BJH PARA LA ARCILLA 
REFRACTARIA
0.00E+00
2.00E-03
4.00E-03
6.00E-03
8.00E-03
1.00E-02
1.20E-02
1.40E-02
1.60E-02
1.80E-02
2.00E-02
0 200 400 600 800 1000 1200
Diámet ro de poro (A)
0.00E+00
1.00E-05
2.00E-05
3.00E-05
4.00E-05
5.00E-05
6.00E-05
7.00E-05
8.00E-05
 
 
Area superficial = 12m2/gr 
Diámetro promedio del poro = 18 Amstrong 
 
 20 
GRAFICA 4. DISTRIBUCION DE DIAMETRO DE POROS DE BJH DEL BARRO DE 
OAXACA
0.00E+00
1.00E-02
2.00E-02
3.00E-02
4.00E-02
5.00E-02
6.00E-02
7.00E-02
8.00E-02
9.00E-02
0 200 400 600 800 1000 1200
Diámetro de poros (A)
V
ol
um
en
 a
bs
or
di
do
 (
cm
3/
g)
0.00E+00
5.00E-05
1.00E-04
1.50E-04
2.00E-04
2.50E-04
3.00E-04
3.50E-04
D
V
(d
er
iv
ad
a 
de
l v
ol
. a
ds
or
bi
do
 (
cm
3/
A
/g
)
 
Area superficial = 2.4m2/gr 
Diámetro promedio del poro = 16.15 Amstrong 
 
 
En ambas gráficas se puede observar que la variación en el tamaño del poro de las 
arcillas es evidente, es decir, no tiene un tamaño de poros específico ya que este tiene 
una variación considerable y los puntos en las gráficas no siguen una tendencia 
constante. Además los resultados concuerdan con los arrojados anteriormente ya que el 
tamaño de poro de la arcilla refractaria es mayor y por lo tanto absorbe más porcentaje 
de agua comparándolo con el barro de Oaxaca que tiene un tamaño de poro menor. 
En general, los tamaños de poro de ambas muestras no varían significativamente, es 
decir, se encuentran dentro de un mismo intervalo lo que hace que la capa de vidriado se 
adhiera firmemente a la pieza cerámica. 
 
 
 
8.2.3 Absorción Atómica 
 
Para verificar en que porcentaje se encuentra cada uno de los elementos contenidos en 
las arcillas, se comprobó que las arcillas están compuestas en su mayoría por Sílice y 
Aluminio. Este resultado era de esperarse ya que las arcillas son silicoaluminatos. 
Los elementos que se encuentran en menor porcentaje también forman parte importante 
en las arcillas, ya que estos son los que le proporcionan las características que las 
diferencian unas de otras, como por ejemplo el color la plasticidad, etc. (ver apéndice 
E). 
 
 
 
 
 
 
 21 
 
 
 
 
Tabla 8.2.3. Resultados de absorción atómica presentados en por ciento de elemento contenido en cada 
muestra. 
MUESTRAS % de Mg % de Na % de Ca % de Si % de Pb % de Co % de Cr % de Fe % de Al 
 ARCILLAS 
A1 0.003618 2.97E-05 0.0001 0,092 0,0143 0,034 0,0097 0,0816 0,384 
A2 0 1.48E-05 0.000314 0,129 0,0059 0,0241 0,0104 0,0678 0,321 
A3 0.003618 2.97E-05 1.43E-05 0,146 0,0023 0,0385 0,0142 0,0587 0,663 
A4 0.002412 1.48E-05 4.29E-05 0,16 0,0041 0,0345 0,0117 0,0773 0,385 
A5 0.002412 1.48E-05 4.29E-05 0,142 0,0022 0,0334 0,0058 0,0847 0,406 
A6 0.002412 2.97E-05 0.0001 0,157 0,0032 0,034 0,0144 0,0832 0,356 
A7 0.002412 1.48E-05 0.000129 0,14 0,003 0,0312 0,0075 0,0717 0,377 
A8 0 2.23E-05 0.000515 0,146 0,0093 0,0193 0,0108 0,0606 0,226 
A9 0.002412 3.71E-05 5.72E-05 0,076 0,0031 0,0217 0,0134 0,055 0,226 
A10 0.002412 2.23E-050.000929 0,152 0,003 0,0074 0,01 0,0753 0,221 
A11 0.003618 2.97E-05 0.0001 0,161 0 0,0007 0,0058 0,1079 0,375 
A12 0.002412 3.71E-05 0.000214 0,143 0 0,0031 0,015 0,083 0,329 
A13 0.002412 2.23E-05 2.86E-05 0,132 0 0,0042 0,0019 0,0212 0,18 
A14 0.001206 1.48E-05 4.29E-05 0,207 0 0,0052 0,0027 0,0531 0,305 
A15 0.002412 2.97E-05 7.15E-05 0,206 0 0 0,0006 0,0435 0,227 
A16 0 7.42E-06 0 0,264 0 0,0108 0,0012 0,0219 0,386 
A17 0.001206 2.23E-05 0.000214 0,29 0 0,0089 0,0104 0,0411 0,347 
A18 0.001206 1.48E-05 0.000157 0,22 0 0,001 0,0073 0,0628 0,304 
A19 0.002412 3.71E-05 0.000229 0,271 0 0 0,0151 0,0658 0,302 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 22 
8.2.4 Difracción de Rayos X 
 
 
La Difracción de Rayos x condujó a la determinación de los principales compuestos 
contenidos en las arcillas. Al compararlos con los resultados de la absorción atómica, se 
muestra que efectivamente uno de los componentes del barro de Oaxaca y de la arcilla 
refractaria es la Sílice en forma de Caolín. Además intervienen algunos elementos como 
el Calcio y Sodio para formar compuestos como la Calcita y la Montmorillonita. En 
general todos los resultados obtenidos por este método son similares en cuanto a la 
composición de la mayoría de las arcillas examinadas (Apéndice C). 
 
 
 
 
 
GRAFICA 5. Resultados de difracción de rayos x para muestras de barro de Oaxaca y arcilla 
refractaria. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 23 
9 PROCESO INDUSTRIAL PARA LA PREPARACION DE FRITAS 
 
9.1 Ubicación de la planta 
 
 El pueblo de Tlayacapan se distingue por su alfarería de barro vidriado, pintado o 
bruñido. Ahí podemos encontrar cazuelas de cualquier tamaño, tan indispensables para 
la comida mexicana. También fabrican gran variedad de ollas, jarros, cántaros, comales, 
etc. así como fuentes, chimeneas y macetas de las más variadas formas y tamaños. Los 
sábados y los domingos los artesanos ponen sus puestos en las calles para la venta a los 
turistas y paseantes. Este pueblo cuenta con una población de 13,846 habitantes de los 
cuales todo el barrio de Texcalpa se dedica a la alfarería lo que es equivalente al 10 % 
de su población, por lo tanto se considera que cuenta con alrededor de 100 talleres 
alfareros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9.2 Diseño de la planta 
 
 La productividad de artículos cerámicos es variable ya que por día se pueden producir 
aproximadamente 5 artículos grandes (cazuelas, macetas, ollas, cantaros, entre otros), y 
alrededor de 20 artículos medianos y pequeños (comales, jarros, tasas, platos, floreros y 
otras artesanías); por lo que según los alfareros quieren 10 kg/ día de frita, lo que es 
equivalente a 1.2 toneladas por día. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 24 
 
Primera etapa del proceso: 
 Consiste en comprar el vidrio de reciclo a los recolectores el cual debe de estar lavado 
y seleccionado de acuerdo a su color. Por cada kg de vidrio se propone pagar $0.70. 
 
 
Molino Chileno 
 
 Segunda etapa del proceso: 
 El vidrio ya seleccionado será vaciado en un molino chileno 
 en donde será triturado sin llegar a pulverizarse, el flujo de 
 entrada de éste será de 45 kg/hr. 
 El equipo contiene las siguientes características: 
 CAPACIDAD: 5 – 7 ft3 
 VELOCIDAD DE ROTACION: 40 rpm 
 POTENCIA DEL MOTOR: 7 ½ hp 
 DIMENSIONES: 
 A = 50’’ 
 B, C = 63’’ 
 D = 16’’ 
 E = 7 5/16’’ 
 
Molino Pulverizador 
 
Tercera etapa: 
 El vidrio triturado pasará a través de un pulverizador en donde 
saldrán las partículas completamente finas, el equipo cuenta con las 
siguientes características: 
CAPACIDAD: 100 kg/hr 
POTENCIA DEL MOTOR: ¾ hp 
 NUMERO DE MALLA: 200 
 
 
Transportador de tornillo 
Cuarta etapa: 
 Una vez pulverizado el vidrio, es llevado a una 
mezclador por medio de un transportador de tornillo 
el cual tiene las siguientes características: 
DIAMETRO: 10 cm 
LONGITUD: 1.5mt 
MATERIAL DE CONSTRUCCION: acero al 
carbón con recubrimiento de neopreno. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 25 
 
Mezclador de pantalón 
 
 Quinta etapa: 
 El vidrio pasará a la etapa de mezclado, donde se añadirá el 
10% de bórax. El mezclador que se propuso para esta etapa fue 
un mezclador de pantalones que cuenta con las siguientes 
características: 
POTENCIA DEL MOTOR: ½ hp 
VELOCIDAD EN EL MOTOR: 10 – 45 rpm 
MATERIAL DE CONSTRUCCION: acero al carbón con 
 recubrimiento de neopreno. 
 
 
 
Horno Rotatorio 
 
Sexta etapa: 
 Esta mezcla (vidrio con bórax) es llevado al horno 
rotatorio mediante un transportador de tornillo que 
cuenta con las mismas características que en la etapa 
cuatro. 
 Las características del horno rotatorio son las 
 siguientes: 
 LONGITUD: 2.30 mt 
 DIAMETRO: 0.5 mt 
 ESPESOR DEL TABIQUE: 6 cm 
 MATERIAL DE CONTRUCCION: acero forjado 
 POTENCIA DEL MOTOR: 1.5 hp 
 
Este equipo se dimensionó con base en la literatura tomando en cuenta las propiedades 
del material (ver apéndice F). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Séptima etapa: 
 Se diseñó una tina de 1 x 1.5 x 1 mt 
con una inclinación de 20° con el fin de 
que el vidrio fundido se solidifique 
enfriándose rápidamente y que éste se 
dirija hacia la parte inferior de la tina. 
Una vez acumulado el vidrio se dirige 
hacia otro pulverizador (que cuenta con 
las mismas características de la etapa 
tres) por medio de un transportador de 
cangilones de coladera. 
 
 
 
 26 
 
 
 
Octava etapa: 
 El transportador tiene las siguientes 
características: 
ALTURA: 5 mt 
MATERIAL DE CONSTRUCCION: 
acero al carbón con recubrimiento de 
neopreno. 
UNIDAD MOTRIZ: 1 hp 
 
 
9.3 Costo de equipo y servicios 
 
Los costos aproximados de los equipos y servicios de operación se resumen en las 
siguientes tablas: 
 
 
 
 
Tabla 9.3.1. Costos aproximados de los principales equipos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 COSTO DE EQUIPO 
EQUIPO CANTIDAD COSTO COSTO TOTAL 
 $ $ 
Molino chileno 1 40,000 40,000 
Micro-pulverizador 2 90,000 180,000 
Transportador 2 26,700 53,400 
Mezclador 1 39,100 39,100 
Horno rotatorio 1 95,000 95,000 
Elevador de cangilones 1 41,100 41,100 
Otros 20,000 20,000 
 
 $ 468,600 
42,600 DLS 
 27 
 
 
Tabla 9.3.2. Costos de la materia prima. 
 
MATERIA PRIMA COSTO * Kg COSTO ANUAL 
 $ $ 
Vidrio de reciclo 0.70 168,000 
Bórax 10 240,000 
Bolsas de plástico 17 34,000 
Salarios 568,500 
 
 
 
 
Tabla 9.3.4. Potencias requeridas para el funcionamiento de los equipos principales. 
SERVICIOS EQUIPO POTENCIA 
 hp 
Electricidad molino chileno 7 1/2 
Electricidad Pulverizador 0.5 
Electricidad Mezclador 0.5 
Electricidad horno rotatorio 1.5 
Electricidad transportador 0.5 
Electricidad Elevador 1 
 Total 11 1/2 
 
 
 
RENTABILIDAD: 
 
Si se cuenta con una inversión inicial de 179,309 dólares y además suponiendo una 
TREMA del 20% y de acuerdo a los cálculos obtenidos en el apéndice G, se obtiene un 
valor de la TIR del 22% por lo tanto este proyecto se considera rentable. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 28 
 
10. CONCLUSIONES 
 
 
 
 
El intervalo de fusión del vidrio se logró disminuir entre 900 -950ºC utilizando bórax 
como modificador de retículo;además de que el vidriado obtenido por este método tuvo 
una buena adaptación con el barro de Oaxaca y la arcilla refractaria, cumpliendo con las 
características deseadas ya que formó una capa lisa y brillante aunque presentó algunas 
fisuras. 
 
Debido a que la Norma Oficial Mexicana NOM-011-SSA1-1993 (ver apéndice C) exige 
ciertos niveles de plomo y cadmio en las piezas cerámicas y dada la frita que se 
desarrollaría dentro de la planta propuesta, hecha a base de vidrio de reciclo, no tendría 
problemas al pasar por las pruebas establecidas por dicha norma oficial, ya que al 
realizarle los estudios correspondientes, se comprobó que la frita esta exenta de plomo. 
 
Solamente algunos de los vidrios de color, principalmente el verde, contiene mínimas 
cantidades en partes por millón de plomo (ppm) sin embargo, estas cantidades se 
mantienen muy por debajo de lo establecido por la norma oficial; y esta comprobado 
que no les afectaría en lo absoluto a los alfareros ya que no estarían en contacto directo 
con el plomo, puesto que el óxido de plomo mezclado con otros óxidos se utilizan en 
el vidrio principalmente para darle color. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 29 
 
11. BIBLIOGRAFIA 
 
 
 
- Matthes, W. E., “Vidriados cerámicos. Fundamentos, Propiedades, 
Recetas, Métodos”, Ediciones Omega, S.A. 
 
- Uhlmann, D. R. y Kreidl, N. J., “Glass: Science and Technology”, 
Volumen 1, 1983, Academic Press, Inc. 
 
 
- Singer, F., “Cerámica Industrial”, España, 1976, URMO, S.A. 
 
- McMillan, P. W., “Glass-Ceramics”, Segunda edición, 1979, 
Academic Press 
 
- Domínguez, J. M. e Isaac, S., “Las Arcillas: El barro noble”,Ed. 
SEP, 1992. 
 
- Monrey, G. W., The Properties of Glass”, Segunda edición,1954, 
American Chemical Society. 
 
- Martinez, R. L., “El Reciclaje del Vidrio”, 
http://www.internatura.uji.es/estudios/reciclar/r_vidrio.html 
 
- http://acfah.jcoppens.com/farmacotecnia/envases.html 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 30 
 
APENDICE A 
 
 
DESARROLLO EXPERIMENTAL PARA EL ANALISIS DE ABSORCI ON 
ATOMICA. 
 
 Solución de ácidos. 
 
- Se hacen digestiones para cada muestra pesando 0.250gr de muestra de vidrio, vaciar 
en vasos de presión y agregar las siguientes cantidades de reactivos: 
 
- 5ml de agua. 
- 3ml de ácido nítrico. 
- 5ml de ácido clorhídrico. 
- 3ml de ácido fluorhídrico 
 
 
 NOTA: En estas operaciones el ácido clorhídrico se manejo solamente con instrumentos de plástico, para evitar que reaccionara 
con el vidrio y al momento de hacer los análisis no alterara los resultados. 
 
- Aforar a 25mk. Con agua destilada en instrumentos de plástico. 
 
Preparación de los estándares 
 
1. Preparar los patrones de Si y Ca, según se indica en el manual de PTY, LTD2 en 
donde el rango de concentraciones para cada patrón es el siguiente: 
 
TABLA A1. Intervalos de concentraciones 
para cada estándar. 
CONCENTRACIONES ESTÁNDAR 
 ( ppm ) 
5 – 20 Pb 
 3 -12 Co 
 1 -4 Ca 
0.1 – 0.4 Mg 
 2 -8 Cr 
2.5 - 10 Fe 
0.5 - 2 K 
 70 -280 Si 
 0.15 - 0.6 Na 
 
 
2. Para cada intervalo preparar uno intermedio, por ejemplo, del Si preparar 
muestras con concentraciones de 60, 120 y 180ppm., para el Ca preparar 
concentraciones de 1,2 y 3ppm. 
 
 
 
 
2PTY, LTD, “Patrones de Si, Ca, Pb, Mg, Fe, Cr, Co, Na, K”, Springuale Australia, Julio de 1979. 
 31 
TABLA A2. Concentraciones intermedias 
de los estándares. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PREPARACION. 
 
 - Para cada estándar se prepara la misma concentración de ácidos mencionados 
anteriormente en vasos de presión; adicionalmente se hace una solución a 5000ppm 
de KCl 
 
- Se preparan tres vasos de presión con la misma solución de ácidos antes 
mencionada. 
- Se calientan 
- Se aforan a 25ml con agua destilada en probetas de plástico. 
- A esta solución de ácido se le agregan 3ml de solución estándar de Si, 0.5 de 
solución estándar de Ca, 5ml de KCl a 5000ppm y se afora a 50ml. 
 
 
Modo de preparación de la solución de KCl 
 
Con los pesos moleculares del K y Cl, se determina la cantidad de KCl requerida para 
preparar una concentración de 5000ppm. 
 
CALCULOS 
 Pesos moleculares: 
K = 39.1gr/gr-mol 
Cl = 35.45gr/gr-mol 
KCl = 74.55gr/gr-mol 
 
Se sabe que 1ppm equivale a 1 mg/lt, entonces se realiza una regla de tres: 
 
 KCl -------------- K + Cl 
molgr
gr
−
55.74 ------------- 
molgr
gr
−
1.39 
 X --------------------- 5000ppm 
 
 X = 9533.25 mg/lt 
 
 
CONCENTRACIONES ESTANDAR
INTERMEDIAS (ppm)
10 Pb
6 Co
2 Ca
0.2 Mg
5 Cr
6 Fe
1 K
120 Si
0.4 Na
 32 
 
 
 Se realiza la siguiente conversión con 250ml 
 
lt
mg
25.9533 ------------- ml1000 
 
 X ------------------- 250ml 
 
 X = 2383.3 mg de KCl 
 
 
Una vez preparadas estas muestras se procede a realizar el análisis de absorción 
atómica. 
Para calibrar el equipo de absorción se prepara una solución a 70ppm del patrón de Si, 
agregando las mismas cantidades de ácido y aforando a 50ml con agua destilada. Con 
esto se marca el cero de referencia para verificar que la curva de calibración sea 
correcta de acuerdo con el manual PTY, LTD. 
En algunas ocasiones las concentraciones de algunos elementos resultaba fuera de los 
intervalos establecidos, por lo que se realizaron las diluciones necesarias o también se 
requirió de la preparación de estándares en otro intervalo de concentraciones como en el 
caso del Na y Mg. 
 
 
 
TABLA A3. Intervalo de las nuevas concentraciones 
Para los estándares de Na y Mg 
 
 
 
 
 
 
 
Con éstos intervalos se obtuvieron resultados satisfactorios. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONCENTRACION ESTANDAR
(ppm)
0.5-1-2.0 Na
5.0-10-20 Mg
 33 
 
APENDICE B 
 
 
 
 DESARROLLO EXPERIMENTAL PARA PREPARACION DE FRITAS 
 
 
- Como primer paso se seleccionaron botellas de vidrio de diversos colores, así como 
vidrios de desecho. 
 
- Las botellas transparentes se molieron y tamizaron en una malla del número 200. 
 
- El vidrio pulverizado se vació en proporciones iguales en seis crisoles sellando 
previamente el orificio inferior con una mezcla de feldespato, pegamento, agua y un 
poco de vidrio molido. 
 
- A cada crisol se le añadió 5, 10 y 15% en peso de bórax y ácido bórico 
respectivamente mezclando uniformemente. 
 
- Se colocó el crisol dentro del horno de tal forma que la parte sellada quedara centrada 
sobre la abertura inferior de éste y al momento de fundir la mezcla permitiera el libre 
escurrimiento hacia un recipiente con agua y se solidificara instantáneamente; el 
producto solidificado es la llamada frita. 
 
- La frita se molió, tamizó y se mezcló con agua a una densidad aproximada de 1.26 
g/cm3 para ser aplicada a las pastas cerámicas procurando formar una capa delgada y 
homogénea al fundirse. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 34 
 
APENDICE C 
 
DESARROLLO EXPERIMENTAL DE LOS ANALISIS 
TERMOGAVIMETRICO (TG) Y TERMICO DIFERENCIAL (DTA) 
 
 
- Una vez seleccionadas las muestras de arcillas se peso el crisol vacío y posteriormente 
con la arcilla de tal forma que al hacer la diferencia de peso esta no excediera los 
100mg. 
- Se colocó el crisol en el aparato y se procedió a programarlo, tomando como 
temperatura final 1000°C y una velocidad de calentamiento de 10°C/min. 
 
 
Las graficas obtenidas durante el análisis fueron: 
 
 
 
 
GRAFICA C1
MUESTRA DE SAN JOSE DE GARCIA, PATAMBAN MICHOACAN
TG- DTA
-20
-15
-10
-5
0
5
10
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
TEMPERATURA (°C)
T
G
-D
T
A
 (
%
 P
E
S
O
)
TG
DTA
 - 35 - 
GRAFICA C2
MUESTRA DE PATAMBAN MICHOACAN (ARCILLA ROJA)
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
TEMPERATURA (°C)
T
G
-D
T
A
 (
%
P
E
S
O
)
TG
DTA
 
 
 
 
 
GRAFICA C3
MUESTRA DE HUANCITO, MICHOACAN 
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
19 119 219 319419 519 619 719 819 919
TEMPERATURA (°C)
D
T
A
 -
 T
G
 (
%
 P
E
S
O
)
DTA
TG
 
 
 
 
 
 - 36 - 
GRAFICA C4
ARCILLA REFRACTARIA
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
TEMPERATURA (°C)
D
T
A
-T
G
 (
%
 P
E
S
O
)
DTA
TG
 
 
De acuerdo al análisis realizado a las gráficas anteriores (pág. 17), en forma general, 
todas las gráficas de TG y DTA presentan tendencias similares: 
 
 
- La primera zona del pico exotérmico, se debe a la eliminación del agua 
higroscópica o adsorbida, en un intervalo que va desde la temperatura ambiente 
hasta 200°C aproximadamente, mostrando una pérdida de peso hasta del 7% 
debido al desprendimiento del agua al aumentar la temperatura. 
- En la segunda zona que va de 200ºC a 450°C, se debe la quema de materiales 
orgánicos, mostrando una pérdida más considerable de peso del 7% al 12%. 
- La tercera zona corresponde a la deshidroxilación por la descomposición de los 
materiales arcillosos, y se encuentra en los intervalos de 450°C hasta los 550°C, 
con una pérdida de peso de mayor importancia de 12% a 16%. 
- En la cuarta zona, que va de los 550ºC a los 870ºC, hay un comportamiento 
constante ya que no se observan cambios químicos en la estructura de la arcilla 
ni grandes pérdidas de peso. 
- La última zona muestra un pico endotérmico que se debe a la transformación de 
cristobalita de Al2O3.2SiO2 → Al2O3.SiO2 + SiO2. En esta zona el peso se 
mantiene casi constante. 
 
 
 
 
 
 
 
 - 37 - 
 
Gráficas de Difracción de Rayos X para arcillas 
 
Para obtener los resultados en forma gráfica, se colocó una pequeña muestra de arcilla 
molida finamente en el porta muestra del aparato de Difracción de Rayos X y se dispuso 
a examinarla a 20 Amperes y 35 kW, con una longitud de onda de 1.5406 A y una 
lámpara de Níquel. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 - 38 - 
 
 
 
 
 
En general casi todas las arcillas presentan los mismos minerales como es el Cuarzo 
(SiO2) y feldespatos que contienen sodio, magnesio y calcio, entre ellos calcita, 
montmorllionita, caolinita, etc. 
 
 
 
 
 
 - 39 - 
NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-011-SSA1-1993. "SALUD AM BIENTAL. 
LIMITES DE PLOMO Y CADMIO SOLUBLES EN ARTICULOS DE 
ALFARERIA VIDRIADOS". 
 
Especificaciones 
 
 En virtud del impacto que la observancia de esta Norma Oficial Mexicana puede 
representar en la forma de producción tradicional de los alfareros, así como las 
modificaciones o cambios que deberán realizar en sus métodos de elaboración de 
vidriado, se contempla un proceso gradual de disminución de los límites permisibles de 
plomo y cadmio, con una reducción del 50% al primer año de vigencia de la Norma y 
del 75% a los dos años, a fin de que, al cabo de tres años, toda la producción de alfarería 
cuyo proceso de vidriado se realice a temperaturas inferiores a 990 grados centígrados, 
se sujete a los límites de solubilidad que especifica esta Norma y que no representan 
riesgo para la salud. 
El plomo y cadmio, liberados por cualquier artículo de alfarería destinado a contener 
alimentos y bebidas, y/o para uso recreativo debe cumplir con los límites máximos 
establecidos en la Tabla 1. 
El proceso de disminución de plomo y cadmio solubles es de 365, 730 y 1095 días (uno, 
dos y tres años) a partir de la publicación de la Norma. 
 
Tabla C1. Limites de solubilidad 
 365 DIAS (1 AÑO) 
PLOMO CADMIO 
730 DIAS (2 
AÑOS) 
PLOMO CADMIO 
1095 DIAS (3 AÑOS) 
PLOMO CADMIO 
DESCRIPCION 
mg/L 
(ppm) 
mg/L 
(ppm) 
mg/L 
(ppm) 
mg/L 
(ppm) 
mg/L 
(ppm) 
mg/L 
(ppm) 
PIEZAS PLANAS 210 0.50 105 0.50 7.0 0.50 
PIEZAS HUECAS CHICAS 150 0.50 100 0.50 5.0 0.50 
PIEZAS HUECAS GRANDES 75 0.25 50 0.25 2.5 0.25 
ARTICULOS PARA USO 
RECREATIVO 
7.5 0.25 5.0 0.25 2.5 0.25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 - 40 - 
 
 
APENDICE D 
 
CALCULOS DE POROSIDAD PARA LAS ARCILLAS 
 
Tomando como referencia los datos experimentales de la muestra A tabla 8.2.2: 
 
Peso en seco: 16.0 gr 
Peso en húmedo: 19.1 gr 
 
y sustituyendo en la siguiente ecuación: 
 
 
 
 
 
% absorción = 19.37 % 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
%100*
16
161.19
osec en peso
)osec en peso()húmedo en peso(
absorción %
−=−=
 - 41 - 
 
APENDICE E 
 
CALCULOS DEL ANÁLISIS DE ABSORCIÓN ATOMICA PARA ARC ILLAS Y 
VIDRIOS 
 
1. Para hallar las concentraciones finales de cada elemento se utiliza la siguiente 
fórmula 
m
VCO 
en donde 
 
 Co = Concentración inicial reportada por el equipo. 
 V = Volumen al cual se afora la muestra 
 m = masa inicial de la muestra en seco 
 
Realizando el primer cálculo para el Silicio: 
 
CO = 16.2 ppm 
V = 50 ml 
m = 0.25 gr 
 
( )
( ) %1.8%100
25.0
1000
1
25
1000
1
810
=












=
g
mg
g
ml
ml
L
L
mg
m
VCO 
 
 Las tablas muestran los resultados obtenidos para cada una las muestras 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 42 
 
Para el vidrio 
 
Muestra 
Concentración 
de Pb (ppm) 
% de Pb 
M1 19.0 0.190 
M2 27.0 0.270 
M3 22.0 0.220 
M4 0.5 0.005 
M5 20.5 0.205 
M6 15.0 0.150 
M7 28.5 0.285 
M8 19.5 0.195 
M9 43.0 0.430 
M10 19.5 0.195 
M11 61.5 0.615 
M12 17.5 0.175 
M13 18.0 0.180 
 
 
 
 
Muestra 
Concentración 
de Fe (ppm) 
% de Fe 
M1 50.50 0.5050 
M2 33.75 0.3375 
M3 4.34 0.0434 
M4 65.50 0.6550 
M5 26.50 0.2650 
M6 4.86 0.0486 
M7 18.00 0.1800 
M8 24.00 0.2400 
M9 11.00 0.1100 
M10 36.50 0.3650 
M11 34.00 0.3400 
M12 44.50 0.4450 
M13 38.00 0.3800 
 
 
 
Muestra 
Concentración 
de Si (ppm) 
% de Si 
M1 807 8.70 
M2 760 7.60 
M3 775 7.75 
M4 785 7.85 
M5 810 8.10 
M6 760 7.60 
M7 705 7.05 
M8 775 7.75 
M9 720 7.20 
M10 740 7.40 
M11 695 6.95 
M12 820 8.20 
M13 690 6.90 
 
 
 
 
Muestra 
Concentración 
de Cr (ppm) 
% de Cr 
M1 44.50 0.4450 
M2 1.00 0.0100 
M3 1.5 0.015 
M4 2.50 0.0250 
M5 152.5 1.5250 
M6 45.00 0.0450 
M7 0.50 0.0050 
M8 1.00 0.0100 
M9 0.50 0.0050 
M10 30.00 0.3000 
M11 0.05 0.0005 
M12 1.00 0.0100 
M13 39.50 0.3950 
 
 
 
 - 43 - 
 
 
Muestra 
Concentración 
de Co (ppm) 
% de Co 
M1 0.32 0.0032 
M2 0.25 0.0025 
M3 0.21 0.0021 
M4 5.21 0.0521 
M5 5.63 0.0563 
M6 0.05 0.0005 
M7 0.24 0.0024 
M8 0.26 0.0026 
M9 0.26 0.0024 
M10 0.17 0.0017 
M11 0.16 0.0016 
M12 0.21 0.0021 
M13 0.19 0.0019 
 
 
 
Muestra 
Concentración 
de Mg (ppm) 
% de Mg 
M1 264.0 2.640 
M2 10.0 0.100 
M3 0.0 0.000 
M4 304.5 3.045 
M5 34.0 0.340 
M6 152.0 1.520 
M7 0 0.000 
M8 247.5 2.475 
M9 628.5 6.285 
M10 35.0 0.350 
M11 0.0 0.000 
M12 33.5 0.335 
M13 187.0 1.870 
 
 
 
 
 
 
 
Muestra 
Concentración 
de Ca (ppm) 
% de Ca 
M1 1.50 0.015 
M2 6.00 0.060 
M3 3.50 0.0350 
M4 100.50 1.005 
M5 62.00 0.620 
M6 44.5 0.445 
M7 10.5 0.105 
M8 8.00 0.080 
M9 56.50 0.565 
M10 35.00 0.350 
M11 26.00 0.260 
M12 101.00 1.010 
M13 56.00 0.560 
 
 
 
Muestra 
Concentración 
de K (ppm) 
% de K 
M1 190.0 1.900 
M2 200.0 2.00 
M3 2.0 0.020 
M4 200.0 2.000 
M5 2.0 0.020 
M6 210.0 2.100 
M7 2.0 0.020 
M8 210.0 2.100 
M9 2.4 0.024 
M10 210.0 2.100 
M11 220.0 2.200 
M12 200.0 2.000 
M13 190.0 1.900 
 
 
 
 
 
 - 44 - 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resultados para arcillas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Muestra 
Concentración 
de Na (ppm) 
% de Na 
M1 500 5 
M2 100 1 
M3 200 2 
M4 400 4 
M5 600 6 
M6 500 5 
M7 500 5 
M8 200 2 
M9 400 4 
M10 400 4 
M11 500 5 
M12 600 6 
M13 600 6 
Muestra 
Concentración 
de Al (ppm) 
% Al 
A1 38.4 0,384 
A2 32.1 0,321 
A3 66.3 0,663 
A4 38.5 0,385 
A5 40.6 0,406 
A6 35.6 0,356 
A7 37.7 0,377 
A8 22.6 0,226 
A9 22.6 0,226 
A10 22.1 0,221 
A11 37.5 0,375 
A12 32.9 0,329 
A13 18 0,18 
A14 30.5 0,305 
A15 22.7 0,227 
A16 38.6 0,386 
A17 34.7 0,347 
A18 30.4 0,304 
A19 30.2 0,302 
 - 45 - 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Muestra 
Concentración 
de Cr (ppm) 
% deCr 
A1 0.97 0,0097 
A2 1.04 0,0104 
A3 1.42 0,0142 
A4 1.17 0,0117 
A5 0.58 0,0058 
A6 1.49 0,0144 
A7 0.75 0,0075 
A8 1.08 0,0108 
A9 1.34 0,0134 
A10 1 0,01 
A11 0.58 0,0058 
A12 1.5 0,015 
A13 0.19 0,0019 
A14 0.27 0,0027 
A15 0.06 0,0006 
A16 0.12 0,0012 
A17 1.04 0,0104 
A18 0.73 0,0073 
A19 1.51 0,0151 
Muestra 
Concentración 
de Si (ppm) 
% Si 
A1 9.2 0,092 
A2 12.9 0,129 
A3 14.5 0,146 
A4 16 0,16 
A5 14.2 0,142 
A6 15.7 0,157 
A7 14 0,14 
A8 14.6 0,146 
A9 7.6 0,076 
A10 15.2 0,152 
A11 16.1 0,161 
A12 14.3 0,143 
A13 13.2 0,132 
A14 20.7 0,207 
A15 20.6 0,206 
A16 26.4 0,264 
A17 29 0,29 
A18 22.8 0,228 
A19 27.1 0,271 
 - 46 - 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Muestra 
Concentración 
de Mg (ppm) 
% de Mg 
A1 0.361804 0.003618 
A2 0 0 
A3 0.361804 0.003618 
A4 0.241203 0.002412 
A5 0.241203 0.002412 
A6 0.241203 0.002412 
A7 0.241203 0.002412 
A8 0 0 
A9 0.241203 0.002412 
A10 0.241203 0.002412 
A11 0.361804 0.003618 
A12 0.241203 0.002412 
A13 0.241203 0.002412 
A14 0.120601 0.001206 
A15 0.241203 0.002412 
A16 0 0 
A17 0.120601 0.001206 
A18 0.120601 0.001206 
A19 0.241203 0.002412 
Muestra 
Concentración 
de Pb (ppm) 
% Pb 
A1 1.43 0.0143 
A2 0.59 0.0059 
A3 0.23 0.0023 
A4 0.41 0.0041 
A5 0.22 0.0022 
A6 0.32 0.0032 
A7 0.3 0.003 
A8 0.93 0.0093 
A9 0.31 0.0031 
A10 0.3 0.003 
A11 0 0 
A12 0 0 
A13 0 0 
A14 0 0 
A15 0 0 
A16 0 0 
A17 0 0 
A18 0 0 
A19 0 0 
 - 47 - 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Muestra 
Concentración 
de Na (ppm) 
% de Na 
A1 0.002967 2.97E-05 
A2 0.001484 1.48E-05 
A3 0.002967 2.97E-05 
A4 0.001484 1.48E-05 
A5 0.001484 1.48E-05 
A6 0.002967 2.97E-05 
A7 0.001484 1.48E-05 
A8 0.002226 2.23E-05 
A9 0.003709 3.71E-05 
A10 0.002226 2.23E-05 
A11 0.002967 2.97E-05 
A12 0.003709 3.71E-05 
A13 0.002226 2.23E-05 
A14 0.001484 1.48E-05 
A15 0.002967 2.97E-05 
A16 0.000742 7.42E-06 
A17 0.002226 2.23E-05 
A18 0.001484 1.48E-05 
A19 0.003709 3.71E-05 
Muestra 
Concentración 
de Fe (ppm) 
% de Fe 
A1 8.16 0,0816 
A2 6.78 0,0678 
A3 5.87 0,0587 
A4 7.73 0,0773 
A5 8.47 0,0847 
A6 8.32 0,0832 
A7 7.17 0,0717 
A8 6.06 0,0606 
A9 5.5 0,055 
A10 7.53 0,0753 
A11 10.79 0,1079 
A12 8.3 0,083 
A13 2.13 0,0212 
A14 5.31 0,0531 
A15 4.35 0,0435 
A16 2.19 0,0219 
A17 4.11 0,0411 
A18 6.28 0,0628 
A19 6.58 0,0658 
 - 48 - 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Muestra 
Concentración 
de Co (ppm) 
Co 
A1 3.4 0,034 
A2 2.41 0,0241 
A3 3.85 0,0385 
A4 3.45 0,0345 
A5 3.34 0,0334 
A6 3.4 0,034 
A7 3.12 0,0312 
A8 1.93 0,0193 
A9 2.17 0,0217 
A10 0.74 0,0074 
A11 0.07 0,0007 
A12 0.31 0,0031 
A13 0.42 0,0042 
A14 0.52 0,0052 
A15 0 0 
A16 1.08 0,0108 
A17 0.89 0,0089 
A18 0.1 0,001 
A19 0 0 
Muestra 
Concentración 
de Ca (ppm) 
% de Ca 
A1 0.010006 0.0001 
A2 0.031447 0.000314 
A3 0.001429 1.43E-05 
A4 0.004288 4.29E-05 
A5 0.004288 4.29E-05 
A6 0.010006 0.0001 
A7 0.012864 0.000129 
A8 0.051458 0.000515 
A9 0.005718 5.72E-05 
A10 0.09291 0.000929 
A11 0.010006 0.0001 
A12 0.021441 0.000214 
A13 0.002859 2.86E-05 
A14 0.004288 4.29E-05 
A15 0.007147 7.15E-05 
A16 0 0 
A17 0.021441 0.000214 
A18 0.015723 0.000157 
A19 0.02287 0.000229 
 - 49 - 
 
APENDICE F 
 
 
 
CALCULOS PARA DISEÑAR EL HORNO ROTATORIO 
 
La cantidad de vidrio que necesitamos procesar son 50 kg/h, con esto y la densidad del 
vidrio calculamos el volumen del horno rotatorio. 
 
La densidad del vidrio molido según Perry3, es de 100 lb/ft3, convirtiéndola a unidades 
más convencionales: 
 
33
3
3
1525.1594
1
145.35
453593.0100
m
kg
m
ft
lb
kg
ft
lb
v
m =

















==ρ 
 
 
entonces el volumen necesario es: 
 
 
3
3
03136.0
1525.1594
50
m
m
kg
h
kg
m
V ===
ρ
 
 
 
Según Perry4 se considera que el nivel normal del volumen al cual se debe operar es del 
7% que es el volumen antes calculado, entonces necesitamos calcular el volumen real 
del horno, por regresión: 
 
%703136.0 3 →m 
 %100→V 
 
V = 0.0448m3 volumen real del horno 
 
Si el diámetro necesario del horno rotatorio es de 50cm, entonces 
 
 
4
2d
LV π= 
 
 
 
3 Perry, “Costo de compra y precios aproximados de hornos rotatorios”, Tomo II, sexta edición, pág. 20-
43 
4 Perry, “segregación de partículas por tamaño”, Tomo II, sexta edición, pág. 20-43 
 
 - 50 - 
entonces 
( )
( )
mm
m
m
d
V
L 3.228.2
5.0
448.044
2
3
2
≈===
ππ
 
 
Potencia del motor 
 
Para la potencia del motor (con aspas) según Perry5 se utiliza la siguiente ecuación: 
 
( )
100000
33.01925.075.4 WDWdwN
bhp
++= ………………….. (1) 
 
 
 
donde: 
 
N = Velocidad de rotación [ ]ppm 
W = Carga rotatoria total[ ]lb 
W = Carga viva (materia) [ ]lb 
D = Diámetro del anillo en asiento [ ]ft 
 
D = (d + 2) 
 
 donde 
 d = diámetro de la cubierta 
 
El diámetro de la cubierta (d) el es diámetro del horno más el diámetro de la cubierta, 
es decir, del ladrillo refractario. 
 
 
 
si lb
kg
lb
h
kg
w 23.110
453593.0
1
50 =










= 
 
Para W, sabemos que sólo el 7% se opera como nivel normal, sin embargo necesitamos 
considerar el 100%, entonces: 
 
%750 →kg 
 %100→m 
 
 kgm 28.714= 
 
 
 
 
 
 
5 Perry, “Hornos rotatorios de calor directo. Métodos de diseño”, Tomo II, sexta edición, pág. 20-43 
 - 51 - 
 
 
 
→ lb23.110
0.453593kg
1lb
714.28kg W =





= 
 
 
 
ft
m
ft
md 03.2
1
2808.3
62.0 =




= 
 
D = 2.03 + 2 = 4.03ft 
 
Si tomamos como referencia la velocidad de rotación a la cual se mezcla el cemento que 
es de 0.22 m/s, entonces: 
 
min
2.13
min1
60
22.0
ms
s
m
N =










= 
 
 
Ahora para pasar la velocidad angular 
rpmrpm
m
m
radio
velocidad
538.52
25.0
min
2.13
≈===ω 
 
entonces ya se puede calcular la potencia del motor según la ecuación (1) 
 
 
( )( )( ) ( )( )( ) ( )( )
100000
71.157433.071.157403.41925.023.11003.275.453 lblbftlbftrpm
bhp
++= 
 
 
bhp = 1.4862 conversión: 1 bhp = 0.75 Kw 1.4862 = x 
 
 x = 1.1146 kW 
 






=





−
W
hpX
W
kW
W
kW
1
10341.1
6.1114
1
1000
1146.1
3
 
 
Potencia = 1.49 hp = 1.5 hp 
 
 
 - 52 - 
 
Tipo de combustible 
 
El combustible a utilizar en el horno rotatorio es gas y la cámara de combustión 
cilíndrica. Prácticamente todo el calor liberado en la llama, se supone, aparece como 
calor sensible de los gases y las pérdidas de calor por las paredes de la cámara son 
pequeñas, consideremos que la temperatura superficial de la pared se encuentra sólo 
unos 100 a 200ºC debajo de la temperatura de la llama. 
 
Para evitar utilizar un costoso material refractario, la literatura recomienda6 operar con 
un exceso de aire del 100%, del cual se admite un 30% en el quemador y el 70% 
restante por un anillo de tomas dispuestas alrededor de la cámara de combustión. 
 
La temperatura de la llama se encuentra aproximadamente entre los 1500 a 1600ºC para 
asegurar la combustión completa y lo suficientemente bajas para admitir el usi de 
materiales refractarios más económicos. 
 
El exceso de aire se suministra a través de un ventilador. 
 
 
 
Costos de Compra 
 
De acuerdo a la tabla 20-16 del Perry7, los costos de compra según las dimensiones de l 
horno son: 
 
 
Diámetro = 0.5 m = 1.6404 ft = 1’8’’ 
Longitud = 2.3 m = 7.54584 ft = 7’7’’ 
 
Por su capacidad en volumen = 3
2
94.15
4
ftL
d =π 
 
Para un volumen de V = 4021.23 ft3 el costo del horno es de 448,000USD. 
Según Perry8 el costo del recubrimiento se tiene que hacer por cada metro del horno: el 
recubrimiento esta hecho de ladrillo refractario con una superficie de 2.7m, por lo que 
su costo equivale a 6000 USD. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 Nonhebel, “El secado de sólidos en la industria química”, 
 - 53 - 
 
APENDICE G 
 
CALCULOS DE RENTABILIDAD DEL PROYECTO 
 
 
Consumo de energía anual = 8.576 kw/h 
 
Lo que implica un costo anual = 45,845 dls 
 
 
Costo total = equipo + servicios + costo de operación + otros 
 
Costo total (dls) = 42,600 + 14,845 + 91,864 + 30,000 = 179,309 
 
Costo total ≈ 180,000 dls 
 
 
 
 Si cada kg de frita se vende a $ 10.00 y se tiene una producción de 240,000 kg 
anuales, entonces se tiene una ganancia anual sin tomar en cuenta la inversión: 
 
Ganancia anual ( sin inversión) = $ 2,400,000 
 = 218,181.80 dls 
 
 
 Para obtener la ganancia anual restamos la inversión 
 
Ganancia anual = 218,181.8 – 179,309 = 38,872.81 dls 
 
Ganancia anual = 38,872.81 dls 
 
 
 
 
 
 38,872 dls 136, 707 dls 95,695 dls 95,695 dls 
 
180,000 dls 42,600 dls 
 
 
 
 - 54 - 
 
 Se inicio con una inversión de 180,000 dls, en el primer año se tiene una ganancia de 
38,872 dls. En el segundo año dado que no se invirtió en equipo mayor se obtuvo una 
ganancia de 136,707 dls, en los años 3 y 4 se obtuvo una ganancia total de 95,695 dls, 
considerando un 30% menos debido a un aumento de salario, combustible, 
mantenimiento, electricidad, ect. 
 
 
 
 
Para calcular la TIR, tenemos 
 
VPN = 
( ) ( ) ( ) ( ) ( )54321 1
695,95
1
695,95
1
600,42
1
707,136
1
872,38
000,180
iiiii +
+
+
+
+
−
+
+
+
+− 
 
VPN = 5432 695,95695,95600,42707,136872,38000,180 XXXXX ++−++ 
 
Resolviendo la ecuación anterior se obtienen los siguientes resultados: 
 
 
821564.0
109325.1389.0
109325.13839.0
1735.1
41586.1
5
4
3
2
1
=
+=
−=
−=
−=
X
X
X
X
X
 
 
 
Tomando el valor positivo X = 5X = 0.821564 para calcular la TIR 
 
%100217.01
821564.0
1
X de valor el dosustituyen
1
1
i 
1
1
xi
X
i
despejando
i
X
=−=
−=
+
=
 
 
Por lo tanto la TIR = 22%