1. Por qué la cerámica es muy dura pero no se dobla
Los materiales cerámicos, como la porcelana, tienen átomos unidos por enlaces muy fuertes. Esta estructura es la base de su dureza y su resistencia al calor [1]. Pero precisamente porque los átomos están tan firmemente unidos, no pueden desplazarse a posiciones vecinas cuando reciben una fuerza grande. Se flexionan un poco, pero si la fuerza es mayor, no pueden deformarse más y se rompen. Los metales, en cambio, permiten que sus átomos se deslicen y doblen, por lo que esa es la gran diferencia [1].
Además, las grietas pequeñas juegan un papel en la ruptura. Los microdaños en la superficie o el interior actúan como el inicio de una grieta, desde la cual se propaga la rotura. Esto no significa que el producto sea defectuoso; se refiere a pequeñas imperfecciones presentes en cualquier fabricación. La resistencia se determina en el punto más débil donde hay un daño, por lo que incluso platos de la misma forma tienen variaciones en la fuerza necesaria para romperlos [2].
2. Por qué la sopa caliente no suele romper un plato de cerámica
La cerámica se fabrica cocida a unos 1200 grados de alta temperatura [3]. No obstante, la temperatura de uso y el método de cocción varían según el producto. La temperatura de cocción es una medida distinta del calor de la comida en la mesa, y por sí sola no explica la resistencia al calor del plato.
Los cerámicos con enlaces atómicos fuertes tienden a tener puntos de fusión altos. Por ejemplo, el aluminio se funde a unos 660 °C, pero el alúmina, un tipo de cerámica fina, no se funde ni se descompone hasta superar los 2000 °C [4]. Estos son valores de cerámicas finas, no la temperatura de resistencia de un plato de cerámica común. Como veremos, la temperatura que un plato soporta no depende solo de "cuán alto es" el límite, sino de otros factores.
3. Por qué los cambios bruscos de temperatura rompen la cerámica
Cuando la temperatura cambia bruscamente, el lado que se calienta se expande por el calor, mientras que el lado que sigue frío es tirado con fuerza y se rompe. La fuerza de tracción depende del coeficiente de expansión térmica (qué tanto se estira al subir 1 grado) y de la diferencia de temperatura. Por eso, si el coeficiente de expansión es pequeño, se puede reducir la fuerza de tracción causada por la diferencia de temperatura.
Las explicaciones de NGK indican que los coeficientes de expansión térmica son: hierro 12, cobre 17, aluminio 23 (en unidades de una millonésima por grado Celsius), y para un cerámico llamado cordierita, aproximadamente 1. La cordierita casi no cambia de longitud con la temperatura, por lo que la fuerza generada por la diferencia de estiramiento es pequeña. La misma fuente da el ejemplo de un vaso de vidrio que se rompe al echarle agua hirviendo [5]. Ojo: no todas las cerámicas tienen baja expansión; este es un rasgo de la cordierita.
En el choque térmico, la diferencia de temperatura importa más que la temperatura alta por sí sola. Se rompen fácilmente si pasan de frío a muy caliente de golpe, o si solo una parte se calienta. No todos los platos de cerámica son aptos para usarse directamente sobre el fuego [3].
4. Cómo la petalita ayuda a las ollas de barro a resistir el fuego
En la cerámica resistente al calor, como las ollas de barro que se pueden poner al fuego, a veces se usa un mineral llamado petalita. La petalita crea cristales con poca expansión térmica y se mezcla para reducir la expansión de la arcilla [6].
Se dice que la cerámica resistente de tipo petalita se desarrolló y produjo en serie alrededor del año 1959. Después, se avanzó en la mejora de la arcilla y en el desarrollo de esmaltes difíciles de agrietar [6].
Un informe del instituto de investigación de la prefectura de Mie muestra que el coeficiente de expansión térmica medido a 600 °C es: 7.93 para arcilla de semiporcelana, 8.92 para arcilla de azulejos, 2.58 y 2.16 para arcilla de ollas de barro comerciales, y 0.87 para arcillas experimentales diseñadas para baja expansión (todas en unidades de una millonésima por grado Celsius). La arcilla de las ollas de barro tiene un valor menor a un tercio del de la arcilla de semiporcelana [6]. Nota de seguridad: Estos resultados provienen de probetas en forma de barra. Los valores se midieron a una temperatura de 600 °C; esto no significa que sea seguro someter una olla de barro real a una diferencia de temperatura de esa magnitud [6].
5. Qué significa realmente "resistente al calor" en un utensilio
Incluso si un utensilio dice "resistente al calor", no significa que se pueda usar para todo. El rango de uso está definido para cada producto, y las etiquetas en los platos o cajas indican si se pueden usar en fuego directo, horno o microondas.
En las pruebas de utensilios resistentes al calor (norma JIS S 2400), hay un método visual para comprobar si hay fisuras o cuarteado del esmalte, desprendimientos o grietas y roturas en la arcilla después de enfriar bruscamente hasta una diferencia de temperatura establecida [6].
6. Cómo comprobar en casa para qué sirve cada plato
Lo que puedes hacer hoy: elige algunos platos de casa y busca en la parte de abajo o en la caja las etiquetas como "microondas", "horno" o "fuego directo". Compara si hay diferencias en el material o el grosor entre los platos con etiquetas y los que no tienen. No intentes romperlos ni calentarlos de golpe para probar.
Para profundizar: el informe del Instituto de Investigación Industrial de la prefectura de Mie [6] trae datos medidos de expansión y choque térmico, y la Academia de Cerámica NGK [5] permite comparar coeficientes de expansión. Para el manejo de los platos, sigue siempre las etiquetas y las instrucciones del producto comprado [7].