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A medida que un horno se enciende y se enfría, los cambios de temperatura provocan cambios profundos en la arcilla. La arcilla pasa de esta sustancia blanda y totalmente frágil a una que es dura como una roca, impermeable al agua, al viento y al tiempo. El cambio es casi místico en su completa metamorfosis y podría considerarse así si no fuera tan común.
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Secado atmosférico
Cuando se coloca cerámica en el horno, casi siempre está completamente seca. Sin embargo, todavía hay agua atrapada dentro de los espacios entre las partículas de arcilla.
A medida que la arcilla se calienta lentamente, esta agua se evapora de la arcilla. Si la arcilla se calienta demasiado rápido, el agua se convertirá en vapor justo dentro del cuerpo de arcilla, expandiéndose con un efecto explosivo en la olla.
Para cuando se alcanza el punto de ebullición del agua (212 F y 100 C al nivel del mar), toda el agua atmosférica debería haberse evaporado del cuerpo de arcilla. Esto dará como resultado que la arcilla se compacte y una mínima contracción.
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Quema de carbono y azufre
Todos los cuerpos de arcilla contienen alguna medida de carbono, materiales orgánicos y azufre. Estos se queman entre 572 F y 1470 F (300 C y 800 C). Si por alguna razón, como una mala ventilación dentro del horno, estos no pueden quemar el cuerpo de arcilla, se producirá una extracción de carbón. Esto debilitará considerablemente el cuerpo de arcilla.
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El agua químicamente combinada se expulsa
La arcilla se puede caracterizar por ser una molécula de alúmina y dos moléculas de sílice unidas con dos moléculas de agua. Incluso después de que el agua atmosférica se ha ido, la arcilla todavía contiene alrededor del 14 por ciento de agua químicamente ligada en peso. La maceta será sustancialmente más liviana, pero sin encogimiento físico.
La unión de este agua químicamente combinada se afloja cuando se calienta. Traslapando el carbón y el azufre quemado, el agua unida químicamente escapa del cuerpo de arcilla entre 660 F y 1470 F (350 C y 800 C). Si el agua se calienta demasiado rápido, nuevamente puede causar la producción explosiva de vapor dentro del cuerpo de arcilla. Es debido a todos estos cambios (y más) que el programa de cocción debe permitir una lenta acumulación de calor.
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Se produce la inversión de cuarzo
Los alfareros lo llaman sílice, pero el óxido de sílice también se conoce como cuarzo. El cuarzo tiene una estructura cristalina que cambia a temperaturas específicas. Estos cambios se conocen como inversiones. Una de estas inversiones se produce a 573 C (1060 F).
El cambio en la estructura cristalina hará que la cerámica aumente de tamaño en un 2 por ciento mientras se calienta, y perderá este 2 por ciento cuando se enfríe. La vajilla es frágil durante esta inversión del cuarzo y la temperatura del horno debe elevarse (y luego enfriarse) lentamente durante el cambio.
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Sinterización
Antes de que los óxidos de fabricación de vidrio comiencen a derretirse, las partículas de arcilla ya se pegarán entre sí. A partir de aproximadamente 1650 F (900 C), las partículas de arcilla comienzan a fusionarse. Este proceso de cementación se llama sinterización. Una vez que la cerámica se ha sinterizado, ya no es realmente arcilla, sino que se ha convertido en un material cerámico.
La cocción de bisque generalmente se realiza a aproximadamente 1730 F (945 C) después de que la cerámica se ha sinterizado, pero aún es porosa y aún no está vitrificada. Esto permite que los esmaltes crudos y húmedos se adhieran a la cerámica sin que se desintegre.
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Vitrificación y madurez
La maduración de un cuerpo de arcilla es un equilibrio entre la vitrificación del cuerpo para lograr dureza y durabilidad, y tanta vitrificación que la vajilla comienza a deformarse, hundirse o incluso a acumularse en el estante del horno.
La vitrificación es un proceso gradual durante el cual los materiales que se derriten con mayor facilidad lo hacen. Se disuelven y llenan los espacios entre las partículas más refractarias. Los materiales derretidos promueven una mayor fusión, así como compactan y fortalecen el cuerpo de arcilla.
También es durante esta etapa que se forma mullita (silicato de aluminio). Estos son cristales largos, en forma de aguja, que actúan como aglutinantes, tejiendo y fortaleciendo aún más el cuerpo de arcilla.
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Temperaturas de maduración
La temperatura a la que se cuece una arcilla hace una gran diferencia. Una arcilla cocida a una temperatura puede ser blanda y porosa, mientras que la misma arcilla cocida a una temperatura más alta puede ser dura e impermeable.
También es imperativo tener en cuenta que diferentes arcillas maduran a diferentes temperaturas, dependiendo de su composición. Una loza roja contiene una gran cantidad de hierro que actúa como fundente. Un cuerpo de arcilla de loza puede dispararse hasta la madurez a aproximadamente 1830 F (1000 C) y puede fundirse a 2280 F (1250 C). Por otro lado, un cuerpo de porcelana hecho de caolín puro podría no madurar hasta aproximadamente 2500 F (1390 C) y no derretirse hasta más de 3270 F (1800 C).
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Durante el enfriamiento
Hay otro evento por el que pasa la arcilla cuando se enfría. Esa es la contracción repentina de la cristobalita, una forma cristalina de sílice, cuando se enfría a más de 420 F (220 C). La cristobalita se encuentra en todos los cuerpos de arcilla, por lo que se debe tener cuidado de enfriar el horno lentamente a medida que se mueve a través de esta temperatura crítica. De lo contrario, las macetas desarrollarán grietas.