PRODUCCIN INDUSTRIAL DE LA CERMICA1. MATERIAS PRIMAS:Son materiales de partida con los que se fabrica el producto , mostramos un par de cuadros sealando las materias primas que intervienen en el procesoMinerales utilizados como materia prima ceramica

PRINCIPALES ROCAS UTILIZADAS COMO MATERIA PRIMA EN EL PROCESO DE ELABORACIN DE CERMICA:

ALGUNAS ROCAS UTILIZADAS COMO MATERIA PRIMA EN EL PROCESO:

2. DEFINICION OPERACIONAL:El proceso de fabricacin de un producto cermico est conformado por tres grupos de operaciones. Primero, la preparacin de materias primas y productos intermedios (donde ocupan un lugar destacado tanto las arcillas, como las fritas, esmaltes y colorantes). Segundo, la obtencin del producto acabado, listo para ser utilizado en el sector de la construccin. Y, en tercer lugar, la distribucin, es decir, la colocacin del producto acabado en manos del consumidor final.Ampliando la perspectiva al conjunto de la rama cermica, es necesario destacar otras tres actividades fundamentales que, junto con la produccin del azulejo, forman la base de esta rama productiva: la extraccin y preparacin de arcillas, la industria de fritas, esmaltes y colorantes y la produccin y reparacin de maquinaria.La materia prima principal del proceso de fabricacin de la cermica, es la arcilla. Existe una gran variedad de arcillas utilizadas en la fabricacin de cermica, las diferencias se reflejan en su composicin qumica que afecta directamente en las propiedades fsico-qumicas de los productos obtenidos y en las emisiones residuales, generadas durante todo el proceso. Tambin se utilizan en mucha menor proporcin, otras sustancias tales como: cuarzo, arena, feldespato, granito, etc.

3. PROPIEDADES FSICAS Y QUMICAS DE LAS MATERIAS PRIMAS

XIDO DE SILICIO:El xido de silicio (IV) o dixido de silicio (SiO2) es un compuesto de silicio y oxgeno, llamado comnmente slice. Es uno de los componentes de la arena. Una de las formas en que aparece naturalmente es el cuarzo.Este compuesto ordenado espacialmente en una red tridimensional (cristalizado) forma el cuarzo y todas sus variedades. Si se encuentra en estado amorfo constituye el palo, que suele incluir un porcentaje elevado de agua, y el slex.Propiedades Fsicas

Propiedades Qumicas:

FELDESPATO:

General:

Propiedades fsicas:

Funciones del feldespato en la produccin cermica:El feldespato sdico principalmente acta como fundente produciendo a una menor temperatura el producto, sobre todo en media alta temperatura, para baja es necesario reforzarlos con otros fundentes. Constituye el "cemento" entre las partculas de los dems componentes.Disminuye en productos porosos el coeficiente de dilatacin.

SILICATOS DE ALUMINIOExisten tres minerales petrognicos, todos ellos con origen fundamental de metamorfismo, accidentales en este tipo de rocas y con la misma frmula estequiomtrica (SiO4)Al2O:Andalucita,SillimanitayDistena.Los tres poseen cadenas de octaedros de aluminio, (AlO6), unidas entre s por tetraedros aislados de silicio (SiO4), pero se diferencian entre s en que en la distena estas cadenas se unen, tambin, por octaedros (AlO6), en laAndalucitapor grupos AlO5 y en laSillimanitapor tetraedros de aluminio, AlO4, con lo que este mineral es, en realidad, un aluminosilicato de aluminio.

ANDALUCITA Sistema de cristalizacin:rmbico, presentndose siempre en cristales muy sencillos, prismas de seccin cuadrada. Dureza:7,5. Densidad:3,1 a 3,2 g/cm3. Color:gris rojizo. Frecuentemente los cristales se recubren de muscovita formada por alteracin de la andalucita. Raya blanca. Fractura:variable. Exfoliacin:imperfecta. La andalucita tiene una variedad: laQuiastolita, que se presenta en prismas redondeados impregnados de sustancias carbonosas que ofrecen en seccin transversal un ncleo oscuro con figura de cruz.

DISTENA O CIANITA Sistema de cristalizacin:triclnico, presentndose en prismas alargados, rayados transversalmente y ligeramente ondulados en su superficie. Dureza:en direccin vertical, de 4 a 4,5, y en direccin transversal de 6 a 7 siendo esta anisotropa lo que le da el nombre de distena. Densidad:de 3,6 a 3,7 g/cm3. Color:generalmente azul de diferentes tonos en manchas irregulares. Tambin blanco, rosa y otros colores. Exfoliacin:perfecta, con brillo nacarado en los planos de exfoliacin.

SILLIMANITA O FIBROLITA Sistema de cristalizacin:rmbico, presentndose en agregados finamente fibrosos algo aplanados y redondeados, no formando nunca cristales aislados. Dureza:6 a 7. Densidad:3,2 g/cm3 Color:gris amarillento, verde grisceo y parduzco. Brillo: sedoso o nacarado. Exfoliacin:perfecta

SILICATOS MAGNSICOS:

TALCO:El talco (nombre derivado del rabe tal q) es un mineral de la clase 9 (silicatos), segn la clasificacin de Strunz, de color blanco a gris azul. En la escala de Mohs se toma como patrn de la menor dureza posible, asignndosele convencionalmente el valor 1.

Propiedades fsicas:

OLIVINO

Se conoce como olivino a un grupo de minerales constituyentes de roca, aunque el nombre se suele ocupar con especial referencia a la principal solucin slida del grupo que es entre forsterita (Mg2SiO4) y fayalita (Fe2SiO4). Los olivinos son de los minerales ms importantes en la clasificacin de rocas gneas.

Propiedades fsicas:

CERMICA:LAS PROPIEDADES MS IMPORTANTES DE LAS CERAMICAS SON:

Color y aspecto:el color depende de las impurezas (xido de hierro) y de los aditivos que se empleen con la finalidad de ornamentar en la construccin.

Densidad y porosidad:son en todo anlogas en lo definido para piedras naturales. La densidad real es del orden de 2g/cm3.

Absorcin:recibe el nombre de absorcin especfica al % en peso de agua absorbida respecto de una pieza seca. Con ella est relacionada la permeabilidad.

Heladicidad:es la capacidad de recibir las bajas temperaturas sin sufrir deterioros en las caras expuestas al fro.

Resistencia mecnica:usualmente la exigencia se refiere a la resistencia a compresin y mdulo de elasticidad, magnitudes muy relacionadas con la porosidad. Cabe as mismo sealar la aceptable resistencia a traccin del material cermico.

Dureza:presentan una gran resistencia mecnica al rozamiento, al desgaste y a la cizalladura.

Temperatura:Son capaces de soportar altas temperaturas, elevado punto de fusin, bajo coeficiente de dilatacin y baja conductividad trmica.

Estabilidad y resistencia:Tienen gran estabilidad qumica y son resistentes a la corrosin

Caractersticas elctricas:Poseen una amplia gama de cualidades elctricas.

Resistencia a los agentes qumicos:La estructura atmica de los materiales cermicos es la responsable de su gran estabilidad qumica, que se manifiesta en su resistencia a la degradacin ambiental y a los agentes qumicos. Las aplicaciones de los diferentes tipos de materiales dependen de su estructura y de los agentes qumicos a que vayan ser sometidos. La almina de elevada pureza se emplea en prtesis o implantes seos o dentales por su resistencia al desgaste y a la corrosin, y su gran estabilidad a lo largo del tiempo.

5. DESCRIPCION DE PROCESO:El proceso ceramico consta de 5 etapas:1. Seleccin y preparacion de materia prima2. Preparacion del cuerpo ceramico3. Moldeado4. El secado5. La coccin Como resultado de todo ello se obtiene el producto cermico, que deber pasar controles de calidad. Todas las etapas son importantes, pero es sin duda la coccin la ms crtica, tanto desde un punto de vista bsico, por cuanto supone un conjunto de reacciones del mayor inters cientfico, como aplicado porque en esta etapa se consigue realmente el producto cermico final.El proceso de coccin se realiza a temperaturas superiores a las 900C, cuando la mayora de los minerales comunes que entran a formar parte de la pasta son inestables. A estas temperaturas unos minerales se transforman en polimorfos de alta y otros funden parcial o totalmente y se producen reacciones entre los distintos fundidos o reaccionan con los ms resistentes, y se neoforman fases estables ante las nuevas condiciones termodinmicas. con el enfriamiento, ms o menos rpido, se produce en general una congelacin del equilibrio alcanzado a alta temperatura y coextisten antiguos minerales, que soportan la elevacin de la temperatura, junto con otros neoformados y fases vtreas que no llegan a cristalizar. Este proceso de sinterizacin es que proporciona realmente el producto cermico duro y resistente.

6. DIAGRAMA DE FLUJO

RECEPCIN Y ALMACENAMIENTO DE MATERIAS PRIMAS:La mayora de empresas dedicadas al sector cermico obtienen la materia prima de canteras cercanas al emplazamiento donde se encuentran ubicadas (ya sean propias o ajenas). Esta arcilla sin tratar es transportada mediante camiones hasta el emplazamiento donde se descarga y se almacena hasta su posterior uso.El transporte de las arcillas en el interior de la planta se realiza mediante cintas transportadoras que pueden ser de tres tipos, de acero, de goma o de escamas. Cabe destacar que durante el transporte de las arcillas dentro de la instalacin puede existir la emisin de partculas al aire y desprendimientos de materia prima que podrn convertirse posteriormente en residuos.

MOLIENDAEn el proceso de molienda se realiza la trituracin de la arcilla sin tratar que provenga directamente de la cantera, y se obtiene la materia prima con la granulometra y textura necesarias para su posterior conformado. Puede llevarse a cabo de dos formas distintas, por va seca o por va semi-hmeda.Las arcillas secas y duras se preparan mejor en instalaciones por va seca. Este tipo de sistema asegura la obtencin de un porcentaje importante de partculas finas que se humectan con ms facilidad y rapidez, obtenindose una masa muy homognea y de mayor plasticidad. Como consecuencia obtenemos un mejor acabado y una mayor resistencia mecnica, tanto del material seco como del producto cocido.Por otro lado, tambin puede llevarse a cabo este proceso por va semi-hmeda, donde el proceso de humectacin de la arcilla puede comenzar desde el mismo lecho de homogeneizacin. En estas condiciones el agua queda fuertemente ligada al cristal arcilloso, dando como resultado un aumento de la plasticidad y cohesin de la masa arcillosa, as como un aumento de su resistencia a las tensiones del secado.En algunos casos, la arcilla molida puede ser mezclada con distintos aditivos segn los requerimientos de calidad del producto final.Existen distintos tipos de maquinaria para llevar a cabo este proceso segn el tipo de molienda que se realice.Para la rotura de la arcilla en va semi-hmeda se utiliza el molino de martillo o muelas.Si la trituracin se realiza en la mina o cantera, se utiliza la desmenuzadora, que admite desde mineral seco hasta una humedad mxima del 20%.Para el proceso de mezcla es adems usual la utilizacin del rallador alimentador rotativo, que permite obtener una perfecta mezcla entre los aditivos y la arcilla.

CONFORMADO:a) Amasado:La arcilla debe estar lo bastante hmeda (en general entre valores de 12 a 15% de humedad) para que se pueda mantener unida cuando se trabaja. En el amasado se regula el contenido de agua de la mezcla de la arcilla mediante la adicin de agua o vapor (el vapor puede provenir de una caldera auxiliar).Para el amasado de la arcilla, en las fbricas de cermica se utiliza la amasadora, mquina especialmente diseada para la homogeneizacin de una mezcla de arcilla y la incorporacin de ms agua o de colorantes y aditivos.En este proceso se produce un consumo de energa elctrica debido al propio funcionamiento de la maquinaria, por otro lado la humedad que se debe conseguir en la arcilla se puede proporcionar por dos caminos, adicin directa de agua en la pasta, o mediante el vapor producido por una caldera auxiliar.b) Moldeo:

Aunque la importancia energtica del moldeo en el proceso de fabricacin de piezas cermicas es muy pequea, su influencia sobre el consumo energtico es considerable, ya que determina la cantidad agua en las piezas moldeadas y por tanto el consumo energtico del secado.En el caso del moldeo el proceso puede diferir en funcin del material a fabricar. Los sistemas de moldeo ms empleados en la industria cermica son: Moldeo manual: Cermica artstica, ladrillera. Tornos cermicos: Cermica artstica, vajillas. Colada: Loza sanitaria. Extrusin: Ladrillera. Prensado en semi-seco: Baldosas y azulejos. Prensado en seco: Azulejos, baldosas, refractarios, vajillas y piezas especiales.

SECADO:El objetivo del secado es la reduccin del contenido de humedad de las piezas antes de su coccin, es una operacin compleja en la que convergen mltiples factores: naturaleza de la arcilla, grado de preparacin y homogeneizacin, tensiones que pueden haber tenido lugar durante el moldeo, diseo y formato de la pieza, uniformidad o desuniformidad de secado, etc.El tipo de secado que se lleve a cabo influir en la resistencia y calidad final de la pieza despus de su coccin. El secado de una pieza cermica de cualquier tipo transcurre en dos fases: Eliminacin del agua de mojado a velocidad constante mantenindose hmeda la superficie de la pieza. En esta etapa se produce una contraccin en la pieza igual al agua eliminada. La velocidad de eliminacin del agua decrece mantenindose seca la superficie de la pieza. La contraccin de esta etapa es muy pequea.El problema fundamental del secado es evitar que la contraccin que sufre la pieza origine agrietamientos y roturas. Este condicionante controla la velocidad de secado ya que un secado excesivamente rpido puede agrietar la pieza. Para eliminar estos defectos en las piezas hay que evitar que los gradientes de humedad en la pieza sean excesivamente elevados.

COCCIN:La coccin es la fase ms importante y delicada del proceso de fabricacin de productos cermicos.En este proceso se confiere a la pieza las propiedades deseadas, al mismo tiempo que se muestra si las fases precedentes (amasado, moldeo y secado) se han llevado a cabo correctamente o no. Las piezas se cuecen en hornos, a una temperatura que va desde 875 C hasta algo ms de 1000C.

PREPARACIN Y ALMACENAMIENTO DE PRODUCTO:Las piezas, ya terminadas, se depositan apiladas encima de pellets de madera o de las propias piezas y pueden envolverse con plstico retrctil y fleje para facilitar su posterior distribucin.Por otro lado, en algunas empresas se humecta el material terminado para aportar la consistencia requerida por el cliente, este proceso se lleva a cabo de dos maneras distintas en funcin de cada instalacin. A travs del regado del material con manguera Insertando el producto en piscinas ya preparadas para tal hecho.

7. DIAGRAMA DE BLOQUES

8. REACCIONES QUMICAS GENERALES Y DERIVADAS:

Debido a que la materia de produccin de los cermicos es la arcilla (principalmente), no es posible identificar reacciones especficas en este proceso, tal vez se podra identificar algunos compuestos que se procesaran para formar cermicos, pero reconocer los mltiples compuestos en los productos es inasible.Empero, a continuacin se presentaran los compuestos que se encuentran comnmente en la arcilla de la corteza terrestre, los cuales reaccionan en la coccin para formar cermicos:

Al2O3.2SiO2.H2O KAlSi3O8 NaAlSi3O8 CaAl2Si2O8 Entre otros.

EN EL PROCESO DE COCCIN:

En todo ciclo de coccin existen las siguientes etapas: precalentamiento lento, precalentamiento rpido, coccin, enfriamiento lento y enfriamiento rpido. Tanto en las etapas de precalentamiento iniciales como en las de enfriamiento finales, es necesario tener en cuenta el cambio de estructura que sufre el cuarzo a unos 570C, de la forma alotrpica a la , ya que este cambio de estructura conlleva un cambio de tamao que no se puede realizar de forma brusca para que no se rompa (desventado por el cuarzo) la pieza cermica.Las transformaciones fsicas qumicas que se desarrollan durante la coccin son, cambios qumicos:

Deshidrataciones2SiO2Al2O32H2O 2SiO2Al2O3 + 2H2O DescomposicionesCaCO3 CaO + CO2 CombustionesCnHm CO2+ H2O Cristalizaciones2SiO2 + 3Al2O3 3 Al2O32SiO2 y cambios fsicos: dimensionales, fusiones, alotrpicos -SiO2 -SiO2 y viceversa

10. CONDICIONES DE PROCESO

Existen diferentes tecnologas o procedimientos para la coccin de piezas cermicas segn se realice (a) una primera coccin del bizcocho sin la capa de vidriado seguido de una posterior coccin a una temperatura inferior del conjunto soporte cocido + vidriado o (b) una nica coccin del conjunto soporte cocido + vidriado. Tambin segn la temperatura que se trabaje y el tipo de bizcocho utilizado podemos distinguir entre:

-Bicoccin Tradicional: Utilizaba hornos tneles con ciclos de 23-26 horas y temperaturas mximas de trabajo de 900C.

-Bicoccin Rpida: Ciclos de 30-55 minutos y Tmax de 1000-1060 C.

-Monococcin Porosa: Soporte rico en carbonatos (necesita un palier de desgasificacin importante), ciclos de 35-55 minutos y Tmax. De 1080-1150C.

-Monococcin Gres: Soporte pobre en carbonatos, ciclos de 35-55 minutos y Tmax.de 1100-1180C.

-Monococcin Gres Porcelnico: Soporte muy pobre en carbonatos, muy blanco y ms refractarios, ciclos de 45-60 minutos y Tmax. De 1180-1230C.Caractersticas de las principales tecnologas de produccin cermicaRevestimiento PorosoPavimento GresificadoPavimento Gres Porcelnico

Caractersticas en Crudo

Carbonatos (%)10 15< 3< 0.1

Presin de prensado (kg/cm2)200 250220 280300 400

Humedad de Prensado (%)5 75 65 6

Expansin post-prensado (%)< 0.6< 0.6< 1.0

Contraccin de secado (%)< 0.2< 0.2< 0.3

Resistencia mecnica (kg/cm2)20 3020 3025 35

Caractersticas de coccin

Temperatura de coccin (C)1080 11501100 11801180 1230

Contraccin lineal de Coccin(%)< 1.5Baja5 7Alta7 9Muy Alta

Absorcin de agua (%)12 182 5< 0.1

Resistencia mecnica (kg/cm2)150 250Media Baja250 350Media Alta350 450Alta

Expansin por humedad (%)< 0.1DespreciableCasi Nula

Influencia T de coccinMediaAltaBaja

Caractersticas dimensionalesEstablesMediasEstables Medias

Resistencia a manchasAltaAltaMedia Baja

Resistencia al cuarteoMedia BajaAltaAlta

Resistencia al deslizamientoBajaVariableAlta Media

Resistencia qumicaMedianaMedia AltaAlta

Resistencia a la heladaBajaMedia AltaAlta

12. PURIFICACIN DEL PROCESO DE REACCINEn los productos cocidos, la cristobalita se transforma reversiblemente en la variedad , entre 240 y 170 C, con una variacin de volumen comprendida entre el 3 y el 7%. De estas transformaciones se deriva la baja resistencia al choque trmico de los productos refractarios a base de slice.Entre los fenmenos qumicos que se pueden producir se pueden citar, esencialmente, los que conciernen a los silicatos y silico - aluminatos, compuestos fundamentales de las materias primas cermicas, y los que conciernen a los compuestos denominados impurezas, presentes en las mismas.De modo general, los diferentes constituyentes pueden entrar en reaccin y dar nuevos componentes segn la atmsfera del horno.

Transformaciones que se presentan en los silicatos y silico aluminatosMuchos de los silicatos y silico - aluminatos que constituyen las materias primas naturales contienen agua bajo diferentes formas, segn el tipo de unin qumica presente en estos silicatos. Se pueden distinguir diferentes tipos de agua lgala: el agua libre (humedad), el agua ligada por adsorcin, el agua zeolitica y el agua de constitucin.Despus de la deshidratacin tiene lugar la destruccin del retculo cristalino y la formacin de nuevas fases cristalinas y vtreas.

Transformaciones que presentan las impurezasDescomposicin de carbonatos, que tiene lugar entre 800 y 900 C. En las pastas a base de silicatos de aluminio se nota que su descomposicin se acelera y se forma progresivamente wollastonita, gelenita y anortita en las pastas clcicas y dipsido en las dolomiticas. Los carbonatos ferrosos se descomponen a xido frrico sobre los 370 C y a alta temperatura se forma magnetita (Fe3O4). Los hidrxidos de aluminio hidratados pasan a xidos sobre los 300 C. La presencia de materia orgnica produce una descomposicin gradual, en atmsfera oxidante, entre los300 y 900 C. El sulfato de cal es estable hasta los 1100 C y el sulfato de magnesio descompone antes de los 1000 C.

Por tanto, el proceso esquematizado es el siguiente:- DE 0 A 400: SE ELIMINA RESIDUO DE HUMEDAD CON DILATACIN DE LA PASTA.

- DE 400 A 600: ELIMINACIN DEL AGUA COMBINADA. DESCOMPOSICIN EN XIDOS. RETRACCIN DE LA PASTA Y AUMENTO DE POROSIDAD.

- DE 600 A 900: FORMACIN DE UN METACAOLN INESTABLE.

- DE 900 A 1000: FORMACIN DE SILICATOS POR REACCIN DE LOS XIDOS.

- MS DE 1000:TRANSFORMACIN MOLECULAR DE LOS SILICATOS CRISTALIZANDO EN AGUJAS.

- SOBRE 1800: FUSIN DEL MATERIAL VITRIFICANDO.

13. TERMODINMICA DEL PROCESO:La razn de ser de la cermica, as como su importancia econmica, se basan en el hecho de que la coccin de las pastas previamente moldeadas provoca una modificacin fundamental en sus propiedades, dando lugar a un material duro de consistencia ptrea e inalterabilidad de forma, elevndose su dureza y resistencia mecnica, resistente al agua y a los productos qumicos y que posee, adems, caractersticas excelentes y muy diversificadas.

La coccin de los productos cermicos constituye, en consecuencia, la etapa ms importante del proceso de fabricacin. En esta fase se pone de manifiesto si las operaciones o etapas de fabricacin anteriores se han desarrollado convenientemente y si el producto cocido ha adquirido las propiedades y caractersticas deseadas fijadas por las normas.

En la industria cermica, se entiende por coccin el proceso fsico - qumico de calentamiento, de acuerdo con un plan preestablecido, de las piezas crudas moldeadas, seguido de un enfriamiento segn un plan igualmente bien definido. En l las arcillas se transforman en silicatos de aluminio cristalinos sin hidratar.

No se conoce exactamente la influencia de algunos factores que intervienen en la coccin, no bastando con elevar la temperatura, pues cada tipo de producto necesita una determinada en funcin de su composicin qumica, sus dimensiones y sobre todo del espesor. Si la coccin se hace lentamente, se mejora la calidad, pero con ello aumentan los costos. Industrialmente se estudian las curvas de temperatura-tiempo de cada horno para conseguir el equilibrio del sistema.

Mediante el aporte de calor se produce un proceso de transformaciones fisicoqumicas que modifican la estructura qumica y cristalina de las arcillas de forma irreversible, adquiriendo consistencia ptrea y obtenindose finalmente los productos cermicos. Adems de las transformaciones permanentes que experimentan las materias primas durante la coccin, las piezas sufren igualmente un cierto nmero de modificaciones temporales, entre las que cabe destacar la dilatacin que experimentan como consecuencia del calentamiento. Tambin es importante tener en cuenta que las piezas cocidas an calientes actan, durante un cierto tiempo, como acumuladores de calor.

Durante el proceso, se genera una movilidad atmica que conduce a la unin de las partculas y a la disminucin de la porosidad. La variacin de dimensiones que se produce modifica la porosidad, dependiendo del proceso de fabricacin y del grado de coccin. Si las variaciones de volumen no se producen de modo regular durante el proceso de coccin, las piezas presentarn falta de uniformidad y tensiones. Es necesario, pues, controlar la velocidad de coccin ya que una contraccin rpida puede llevar a tensiones y provocar la rotura.

En la coccin de productos cermicos preparados con materias primas arcillosas, es importante considerar el intervalo de coccin, es decir, el rango de temperatura entre el inicio de la vitrificacin (formacin de fase vtrea) y el inicio de la deformacin.

Este intervalo depende de las caractersticas de la pasta y debe ser lo ms amplio posible, debiendo estar la temperatura ptima de coccin dentro de dicho intervalo, no demasiado cerca del inicio de la vitrificacin para que el material no sea demasiado poroso, y no demasiado cerca del inicio de la deformacin para que la pieza no quede deformada.

Con un intervalo de coccin demasiado corto, cualquier pequea diferencia de temperatura del horno hace que el producto pase de poco a demasiado cocido.

Otro factor importante es el tiempo de coccin a la mxima temperatura, que depende de las dimensiones del producto ya que es necesario un tiempo que permita que las partes centrales del producto alcancen la temperatura requerida14. IMPACTO AMBIENTAL DEL PRODUCTO:

Impacto ambiental de la cermicaINTRODUCCIONEl hombre en su afn de mejorar su condicin de vida promovi el desarrollo de la industria, olvidando las implicaciones que un inadecuado manejo de las cargas contaminantes generadas por estas actividades puede causar al ambiente, y poniendo en riesgo su bienestar debido a que los diferentes procesos industriales implican la transformacin de materias primas, productos semi-elaborados, que a su vez aportan sustancias nefastas al ambiente ya sea en forma de energa o materia (residuos, vertimientos, emisiones, ruido, calor, etc.) Lo anterior gracias a que las transformacin de la materia prima nunca es total, y al no adelantarse su recuperacin o adecuada disposicin, se da lugar a su acumulacin en el ambiente por encima de niveles tolerables, generando de manera individual o combinada afecciones al entorno donde se localiza la industria en diferentes niveles e intensidades, incluso en ocasiones como resultados de de la estabilidad de los contaminantes en el ambiente y su facilidad para migrar (emisiones gaseosas, movimiento de aguas sub-superficiales y subterrneas) se pueden afectar ambientes relativamente lejanos al sitio donde se localiza su fuente de generacin.La contaminacin a ambiental de origen industrial, se caracteriza por la emisin, dispersin y concentracin de contaminantes naturales y sintticos cuyo destino final son los diferentes elementos ambientales. Dichos contaminantes dependiendo de sus propiedades fsicas y qumicas, producen alteraciones al ambiente donde se encuentran y adems debido a sus propiedades toxicolgicas afectan a los organismos vivos presentes en dichos medios.En funcin de los procesos especficos de produccin, las instalaciones de fabricacin de productos cermicos generan determinadas emisiones al aire, al agua y al suelo (residuos). Adems de esto, el medio ambiente puede verse afectado por ruido y olores desagradables. El tipo y la cantidad de contaminacin atmosfrica, residuos y aguas residuales dependen de diferentes parmetros como son por ejemplo las materias primas, los agentes auxiliares, los combustibles, y los mtodos de produccin utilizados. Estos aspectos suelen ser los siguientes: emisiones a la atmsfera: suelen ser emisiones de partculas y/o polvo, holln, gases (xidos de carbono, xidos de nitrgeno, xidos de azufre, compuestos fluorados y clorados inorgnicos, y metales pesados). vertidos al agua: las aguas residuales del proceso de fabricacin contienen principalmente elementos minerales insolubles y tambin otro material inorgnico, pequeas cantidades de muchas especies orgnicas, y algunos metales pesados. prdidas y/o residuos del proceso: las prdidas del proceso de fabricacin de productos cermicos consisten sobre todo en diferentes tipos de lodos, piezas rotas, moldes de yeso usados, agentes de absorcin y adsorcin usados, residuos slidos (polvo, cenizas) y residuos de envases. consumo de energa/emisiones de CO2: todos los sectores de la industria cermica muestran un consumo intensivo de energa ya que una parte fundamental del proceso es el secado, seguido de la coccin a temperaturas comprendidas en el intervalo 800-2000C. En la actualidad, se utilizan principalmente para la coccin el gas natural, el gas licuado de petrleo (propano y butano) y el fuelleo; mientras que el fuelleo pesado, el gas natural licuado (GNL), el biogs, la biomasa, la electricidad, y los combustibles slidos (p. ej., carbn y el coque de petrleo) pueden utilizarse asimismo como fuentes de energa para los quemadores de los hornos.

Impacto ambiental de la cermicaDescripcin del mbito de actividadEl mbito de actividad "Cermica fina y de construccin" comprende los ramos industriales siguientes:Cermica de construccin: Ladrillos, tejas, gres, arcilla expandida, azulejos y baldosas, material refractarioCermica fina: Productos de alfarera, loza, gres fino, porcelana, electroporcelana, loza sanitaria, muelas y cuerpos abrasivosCermica tcnica.La mayor parte de las empresas de la industria de cermica de construccin y fina estn ubicadas en las inmediaciones de yacimientos de arcilla. (La extraccin de las materias primas slo se aborda superficialmente en este captulo; los detalles pueden consultarse en el captulo "Minera a cielo abierto"). Las instrucciones para la preparacin y transporte de las materias primas figuran tambin en el correspondiente captulo. As como el tamao de las instalaciones cermicas puede variar mucho, su produccin diaria flucta entre varios kilogramos en cermica tcnica, 10 a 50 t/da normalmente en cermica fina y, como mximo, 450 t/da en la industria del ladrillo. Dado que muchas empresas operan en sectores de produccin variados, la produccin total de las fbricas es a menudo mayor que la produccin diaria tpica para un producto determinado.Las industrias de cermica fina y de construccin utilizan como materia prima bsica todo tipo de arcillas y caolines, as como chamota (arcilla cocida), feldespatos y arenas. La industria de materiales refractarios y de abrasivos y la cermica tcnica utilizan, adems, otros muchos xidos resistentes a altas temperaturas o a la abrasin, por ejemplo, corindn (Al2O3), xido de circonio (ZrO2) o carburo de silicio (SiC).

Las empresas tienden cada vez ms a utilizar no slo sus propias materias primas, cercanas a la empresa, sino tambin a comprarlas ya preparadas, sobre todo para productos refractarios, abrasivos y cermica tcnica, as como las materias primas necesarias para el vidriado y fritado.EcosistemasUndeterioro del paisajey unaalteracin de la superficieacompaan a la extraccin de materias primas. Dado que el consumo de materias primas por fbrica no es muy grande, laszonas de explotacinaisladas suelen ser tambinrelativamente pequeas.En cualquier mina de arcilla aparecen arcillas muy variadas. Mediante procedimientos de preparacin eficaces, en los ltimos aos se ha conseguido tambin utilizar arcillas de calidad mediana, habindose podidoreduciras lacarga de escombrosen la zona de las minas de arcilla.A la hora de elegir el emplazamiento de una fbrica de cermica hay que tener presentes tambin los aspectos ecolgicos. Si se instala una fbrica en unazonahasta entoncesde uso agrcola,debe comprobarse qualternativasexistenpara obtener ingresos,sobre todo para las mujeres afectadas. Adems del cumplimiento de lasnormascorrespondientes para gas de escape, polvo, ruido y agua, hay que examinar las condiciones delsubsuelo,la integracin en elpaisajey lainfraestructuradel emplazamiento.La infraestructura comprende, por ejemplo, suministro y posibilidades de vivienda para personal femenino y masculino, sistemas y volumen de trfico, industrializacin existente y planificada de la zona.Dado que la incidencia sobre el medio ambiente no se limita a la zona de la fbrica, losgrupos de poblacin afectados, sobre todo mujeres y nios, deben tener derecho aatencin mdica.Resulta difcil unarecuperacin(reciclado) de bienes de consumo de cermica fina despus del uso en, o dentro de, edificios o en el hogar, dada ladiversidadypequea cantidadexistente en los respectivos lugares de consumo. Por el contrario, en la industria de materiales refractarios,sobre todo en las fbricas de acero, ms del 30% de los productos refractarios se someten arecuperacin.

15. APLICACIN Y FINES DE LA CERMICA:Productos y aplicaciones industriales en cermica

Las caractersticas especficas de cada una de las cermicas hacen de ella un material idneo para una aplicacin determinada.

La gran dureza que exhiben las convierte, por ejemplo, en un material muy recomendable para usos antidesgaste. Si a esto aadimos la buena resistencia a flexin que alguna de ellas presenta resulta que tenemos un gran material antidesgaste que tambin puede soportar condiciones de trabajo de extremada dureza.Su estabilidad qumica les permite trabajar en presencia de cidos y lcalis sin sufrir corrosin, incluso a altas temperaturas. Esto posibilita la fabricacin de componentes capaces de trabajar en ambientes donde otros materiales no podran resistir.La capacidad que tienen las cermicas de soportar altas temperaturas las convierten en excelentes refractarios, pudiendo algunas soportar cargas an por encima de los 1500 C.

Estas y otras propiedades de los nuevos materiales cermicos permiten multitud de aplicaciones, que van desde los discos de almina de los grifos de nuestras casas, hasta los revestimientos de las naves espaciales. As es, las nuevas cermicas se han convertido en uno de los materiales ms verstiles que actualmente se conocen.Aplicaciones Tecnolgicas:Son las nacientes aplicaciones potenciales de la cermica avanzada las que los cientficos e ingenieros buscan en muchos campos, mirando hacia el futuro. En esta lnea, las cermicas se estn incorporando ahora a los motores de combustin interna. Los principales beneficios que pueden derivarse de su incorporacin son altas temperaturas de funcionamiento y un menor peso total del motor, lo cual se traduce en un mayor rendimiento. Adems, y debido a suexcelente resistencia al desgaste, los componentes cermicos no requieren una lubricacin exhaustiva. La empresa Nissan de moto-res, industria japonesa del sector automovilstico, ha introducido ya un vehculo con un motor turbo de nitruro de silicio en su motor. La empresa Cummins a esta doprobando un motor diesel para camiones con cabezas de pistn, cojinetes y camisas de cilindros cermicos que permiten el funcionamiento sin un sistema de refrigeracin. Varias firmas estadounidenses estn desarrollando motores con turbina de gas cermica para auto-mviles, y la RollsRoyce est experimentando con motores similares para helicpteros. Los avances en la ciencia e ingeniera de materiales estimulan el crecimiento de muchos sectoresdela economa. Los nuevos materiales y procesos, amn de satisfacer las necesidades de las industrias existentes, crean nuevas tecnologas. En aviones y cohetes, la reduccin de peso enla estructura significa poder aumentar la carga til (ya sean pasajeros, instrumentos cientficos u ojivas nucleares), as como ahorro de combustible. A fin de conseguir las velocidades previstas para el Orient Express, un avin de Mach 8 que volar de Nueva York a Tokyo en tres horas, habr de crearse materiales que resistan temperaturas de hasta 1800 grados centgrados. Puesto que los motores aprovechan mejor elcombustible cuanta ms alta es su temperatura de trabajo, la obtencin de paletas de turbina y otros componentes que resistan esas condiciones exigir el desarrollo de materiales hbridos y de nuevas aleaciones.La temperatura de trabajo de un motor de reaccin constituye un factor decisivo en su eficacia. Esa temperatura se ha aumentado drsticamente en las tres ltimas dcadas, sobre todo gracias al desarrollo de los materiales adecuados. Las paletas de turbina eran antes de forja. Hoy se obtienen por fundicin, y en muchos casos con una estructura solidificada direccionalmente, lo que prolonga la vida de la paleta y le confiere una mayor resistencia a altas temperaturas. Sustitucin de materiales escasos o estratgicos. Los investigadores empeados en este campo se afanan por superar dos graves defectos de las cermicas: la fragilidad de las mismas y los altos costes de su tratamiento. Importantes ventajas tcnicas y econmicas justifican ese esfuerzo. De lograrse la aplicacin satisfactoria de las cermicas en los motores de reaccin, la temperatura mxima de trabajo pasara de 1000 a 1500grados Celsius; supondra ello un ahorro notable de Gracias a desarrollos como ste, las temperaturas de trabajo se han elevado a razn de unos siete grados Celsius por ao, una cifra considerable si se tiene en cuenta que por cada 80 grados de incremento de temperatura se logra un aumento del 20 por ciento en el empuje del motor y unimportante ahorro de combustible.

16. IDENTIFICACIN DE PROBLEMAS EN LA INDUSTRIA

AireGases de escape/gases de combustinEn la obtencin, preparacin y modelado de productos cermicosapenas se originan gases de escape.Una excepcin es laexpulsin de la humedaden la torre de pulverizacin, por ejemplo en la fabricacin de baldosas, y en las instalaciones de molienda en seco durante la preparacin de la arcilla, donde siempre se desprendevapor de aguainocuo.Durante elproceso de vidriadoes preciso impedir que los vapores producidos, que a veces contienenmetales pesadosy otrassustancias txicas,pasen al medio ambiente o sean inhalados por los operarios. Por tanto, slo deben autorizarse instalaciones de vidriado que dispongan de losdispositivosnecesariosde aspiracin y de tratamiento de aguas residuales. Los operarios que realizan trabajos de servicio o reparacin necesarios en este sector, han de protegerse utilizandofiltros de respiracin.Durante elsecadode los productos vidriados se desprendevapor de aguaen principio inocuo.Lacontaminacin por gas de combustindurante la cochura depende tanto de la emisin del producto a cocer como del tipo de combustible utilizado. Aqu se desprenden a vecescomponentes voltilesde la pasta y del combustible.Los efectos negativos de lasemisiones de florde la industria cermica sobre el medio ambiente han sido reconocidos comograves,sobre todo en los ltimos aos, a causa de los daos surgidos en las proximidades de las fbricas de cermica (sntomas patolgicos en animales y plantas). Los fluoruros estn contenidos en todas las materias primas cermicas y durante la cochura a veces en el gas de escape. Sobre la base de este conocimiento, en Europa la emisin de flor debe serinferior a 5 mg/m normales en instalaciones nuevas.Dado que el funcionamiento de las instalaciones de coccin de cermica es continuo, a veces se utilizan,como complementos combustibles, materiales residualesde otros sectores de produccin, por ejemplo, aceites viejos y componentes orgnicos procedentes de instalaciones acondicionadoras de agua. Las instalaciones que usan tales materiales estn sometidas anormas especiales,pues a travs de los materiales residuales se pueden incorporar xidos peligrosos, que se emiten a su vez a travs del gas de combustin.Aparentemente laemisin de xido de nitrgenodurante la coccinno es problemticaen la mayor parte de las plantas que operan a temperaturas relativamente bajas. Por el contrario, en las instalaciones de coccin a alta temperatura de laindustria de materiales refractarioses preciso encontrarsoluciones especialespara desnitrificar los gases de escape.Por lo general no se producen gases de escape durante la clasificacin, el embalaje y el transporte interno, ni tampoco durante la elaboracin o acabado. nicamente en muy contados casos, por ejemplo en lapinturaoestampadoposteriores, puede haber contaminacin por gases de escape. Estos problemas deben resolverse caso por caso.PolvoElpolvoconstituye unriesgo latente, sobre todo para losobrerosde las fbricas de cermica fina y de construccin.El polvo fino de cuarzo puede provocarafecciones silicticas.En funcin de las condiciones geolgicas y meteorolgicas, durante laextraccin de las materias primaspuede producirse en las minas unacarga de polvo,que es posible reducir por riego y con mtodos de explotacin y transporte especficos.Mientras que en elmedio hmedode los procesos plsticos no se produceapenas polvo,en lapreparacin, modeladoysecadose adoptan numerosasmedidas,entre ellas la limpieza continua de las plantas, el hormigonado y a veces barnizado de los suelos, captaciones de polvo eficaces, lijado en hmedo de la porcelana y productos sanitarios, a fin delimitaren lo posible eldesprendimiento de polvo.Durante lacoccinno se produce generalmente ms que unapequea contaminacin de polvo.En la actualidad se incorporan frecuentemente filtros secos a los hornos y, con menor frecuencia, equipos de separacin en hmedo. Los equipos de absorcin en seco pueden contaminar con polvo. Por ello, cuando se utilizan estos equipos hay que procurar que la cantidad de polvo mxima en el gas de combustin no sobrepase los 50 mg/Nm. Lascondiciones de funcionamientode estos equipos requieren unmantenimiento peridico.RuidoEn la mayor parte de los procesos de produccin de la industria cermica hay unaemisin de ruidoque generalmente no sobrepasa 85 dB(A).En laextraccin de materias primaspueden producirse breves impactos sonoros a causa deexplosiones, y las consiguientes sacudidas, que a veces causan graves molestias a la vecindad. Pero mediantemtodos de detonacin adecuadosse pueden reducir considerablemente tales molestias por ruido. Lasmquinasutilizadas hoy para la extraccin cuentan con unainsonorizacinque satisface las exigencias de la proteccin contra el ruido.En lapreparacinse originan ruidos molestos producidos, por ejemplo, por quebrantadoras de impacto y por molinos para la trituracin de materiales duros. Estas instalaciones detrituraciny las de preparacin a ellas asociadas se puedenencapsularo insonorizar para proteger el entorno frente a efectos sonoros graves.En las fases de trabajo de secado y coccin es preciso usarventiladores,que pueden producir niveles de ruido superiores a 85 dB(A). Estas fuentes sonoras han de instalarsefuera de los puestos de trabajo permanentes.Enprocesos de fabricacinespeciales de cermica de construccin y fina, por ejemplo, en la escisin de baldosas hendidas y en el uso de planchas, bastidores o paletas metlicas destinadas a sistemas de transporte internos, surgen problemas de ruido tpicos. Adoptando medidas adecuadas, por ejemplo,encapsulacinde puestos de trabajo permanentes yamortiguacinde los sistemas de transporte mviles con caucho, pueden reducirse talescargas sonoras.Para evitar las molestias por ruido, losvalores de inmisinde laszonas habitadasprximas a los talleres de produccin cermicos no deben sobrepasar 50 - 60 dB(A) de da y 35 - 45 dB(A) de noche. Las fbricas de cermica deben estar a una distancia mnima de 500 m de las zonas urbanizadas.AguaA fin de no superar los valores vigentes, elagua brotadaen la zona de la mina debe pasar portanques de reposo, si fuera necesario aadiendoagentes de sedimentacin.Elagua superficialsurgida en el recinto de la minaha de evacuarse por separado.Elconsumo de agua frescaesreducidoen las fbricas de cermica modernas, ya que el agua requerida para el proceso pasa alcircuitointerno. Una parte del agua utilizada se desprende comovapor de aguadurante la preparacin de los granulados en la torre de rociado, o durante el secado de los productos. Las aguas residuales resultantes contienen arcilla, fundentes y otrasmaterias primascermicas, que se precipitan y retornan al proceso a travs delcircuitointerno.Elagua sanitariaproducida en las fbricas de cermica fina y de construccindebe ser conducida y eliminada por separado.SueloActualmente se utilizan con frecuencia lasminas de arcilla;unavez finalizada la extraccin,dada su relativamente escasa permeabilidad al agua, para elalmacenamiento de productos de desechode todo tipo. Eldeterioro del suelopor erosiones y acumulaciones de agua no puede evitarse en lasminas antiguas,pues normalmente en la poca de explotacin la conduccin de agua no se haca de acuerdo con las normas actuales de proteccin ecolgica.Elescombro de las fbricas de cermicaapenas contamina el suelo, puesto que las piezas rotas durante la produccinse vuelven a utilizaren la propia fabricacin o en otras fbricas de cermica, y slo con una gestin irracional del trabajo pueden originarse escombreras. La excepcin son pequeas cantidades de yeso que resultan de la fabricacin de porcelana, artefactos sanitarios y tejas, que han dedeponersecorrectamente.Puesto de TrabajoEn zonas de trabajo especiales, el personal de las plantas cermicas puede correr riesgos de salud o sufrir molestias debido alruido, alpolvoy alcalor.Es preciso proteger lospuestos de trabajo permanentesen zona defuentes sonoras intensasadoptandomedidas de insonorizacin.Si a pesar de estas medidas el nivel es de 85 dB(A), hay que disponer deprotector de odos,que se llevar obligatoriamente a partir de 90 dB(A) para impedir los consiguientes daos al odo. Tambin durante una corta permanencia en zonas con ruido intenso tiene que llevarse protector de odos.En las fbricas modernas, lacarga de temperaturaa la que se ven expuestos los operarios durante lacoccinen hornos de los tipos de tnel, de empuje, con solera de rodillos o de alimentacin por carro es relativamentemoderada. En fbricas con hornosantiguosde cmara individual y anulares se producen durante la colocacin y retirada de la mercancaaltas cargas de calor.Encasos especiales,por ejemplo desplome de un carro de horno tnel, hay que efectuar durante breve tiempo trabajos bajomxima carga de temperatura.En esos casos hay que observar rigurosas medidas de proteccin, como llevartrajes antitrmicos.Adems, tales trabajos deben estar sometidos a uncontroladecuado.En fbricas de cermica fina, sobre todo en la industria de la porcelana y de silicatos (refractarios), la contaminacin permanente conpolvo de cuarzopuede ser causa de riesgo para los operarios. Aqu es indispensable, adems de lasmedidas tcnicas, unarevisin mdica peridica, con la que se puedan descubrir a tiempo alteraciones fibrticas (alteraciones de los alvolos pulmonares) parapreservaral operariode daos permanentes,cambindole de puesto de trabajo.

PROCESOS DE FABRICACIN DE MATERIAL CERMICO ESTRUCTURAL Y ASPECTOS AMBIENTALES ASOCIADOS

Fuente: Prevencin de la Contaminacin en el Sector Cermico Estructural.

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

Tcnicas de Conservacin Energtica en la Industria/Ahorro en Proceso. Tomo II. Editorial Centro de estudios de la energa. ISBN 84-7474-168-8

Prevencin de la Contaminacin en el Sector Cermico Estructural. Centro de Actividad Regional para la Produccin Limpia (CAR/PL). Plan de Accin para el Mediterrneo. Espaa. 2006.

Plan de Ahorro y Eficiencia Energtica 2004-2006 en Andaluca/Subsector Industria de la Cermica Estructural. Sociedad para el Desarrollo Energtico de Andaluca, S.A. Espaa. Disponible en Internet: http://www.sodean.es/.

Estudio sobre las tendencias del empleo y las necesidades formativas en medio ambiente en los sectores cermico, agroalimentario, madera y mueble y metal mecnico. Capitulo 6. Instituto Mediterrneo por el Desarrollo Sostenible (Imedes). Espaa.