industria de la cerámica

INDUSTRIA DE LA CERÁMICA

INTRODUCCION

Como cerámica industrial se entiende toda aquella producción de materiales cerámicos destinados a al revestimiento de suelos (pavimento) y paredes (revestimiento). El otro tipo de cerámica existente se denomina Cerámica artesanal o loza y consiste en la producción de utensilios cerámicos como pueden ser tazas, platos, bandejas, tejas, tubos...La principal diferencia entre ambas cerámicas consiste en la forma de producir. El proceso productivo en la cerámica industrial, es proceso totalmente en continuo y complejo (en lo referente a la cantidad de variables que interfieren en el resultado final) mientras que en la cerámica de loza suelen ser ciclos discontinuos.Como sector, es necesario destacar que el sector cerámico es realmente importante es nuestro país y muy especialmente en nuestra comunidad.

Hoy por hoy no existe alternativa alguna de los materiales cerámicos de revestimiento, debido a su belleza estética, durabilidad, características mecánicas, limpieza e higiene siendo además un sector en el que día a día se está innovando nuevas formas de producción y aplicación sobre todo para reducir los costes de producción.

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HISTORIA

La fabricación de cerámica es una de las industrias humanas más antiguas. Se han encontrado recipientes de arcilla quemados que datan de más o menos 15000 años a. de c. y ya era una industria bien desarrollada en Egipto 10 siglos después.

Los museos conservan, como un registro de cultura, productos de arcilla elaborados en forma independiente por varias razas. Las demandas por materiales superiores han producido una gama más amplia de sistemas; se ha puesto mayor interés en la química de los silicatos como trabajo interdisciplinario junto con la metalurgia y la física del estado sólido , procesos controlados por computadoras y la automatización avanzada, que caracteriza los métodos modernos de fabricación. Recientemente se han desarrollado nuevos procesos para fabricar ladrillos a partir de desechos inorgánicos como las cenizas finas de las plantas termoeléctricas, las arenas de fundición, las colas de minas, las escorias de horno y una variedad de otros materiales que yacen en pilas, por todo el país. Otros nuevos desarrollos están apareciendo en la literatura de patentes.

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CONCEPTO:

Este es un término genérico para productos que, por general, son blandos y de textura muy fina. Se basa en grados selectos de arcilla unida con cantidades variables de fundentes y calentada a una temperatura moderadamente alta (1200 a1500ºC) en un horno. Debido a las diferentes cantidades y clases de fundentes, no hay una variación correspondiente en el grado de vitrificación de estos productos, desde la loza de barro hasta la porcelana vitrificada.

La industria de la tradicional cerámica, llamada a veces de productos de arcilla o industria de los silicatos, tienen, como materiales terminados, una gran variedad de productos que esencialmente son silicatos. En el año recientes se han desarrollado nuevos productos como resultado de la demanda de materiales que resistan temperaturas más altas, que resistan presiones mayores, que tengan propiedades mecánicas superiores, que posean características eléctricas especiales o que pueden proteger contra los agentes químicos corrosivos

ESTRUCTURA DE LA CERÁMICA

Se caracterizan por tener enlace covalente y iónico, más fuerte que el enlace metálico y son la causa de su dureza y tenacidad, la forma de sujeción de los electrones en las moléculas de estos elementos hacen que sean conductores pobres.

Los fuertes enlaces dotan a estos materiales de altas temperaturas de fusión.

Tienen estructura cristalina más compleja que la de los materiales metálicos.

Hay varias razones para esto:

1.-Con átomos de diferentes tamaños.2.-Las fuerzas iónicas son también diferentes para cada material cerámico (sílice diferente del aluminio).3.-Unión de más de dos elementos

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PROPIEDADES:

Las propiedades más importantes en los materiales cerámicos son:

FISICAS:

Color y aspecto: El color depende de las impurezas (óxido de hierro) y de los aditivos que se empleen con la finalidad de ornamentar en la construcción.

Densidad y porosidad: La densidad es la función inversa de la porosidad. Los materiales cerámicos son materiales ligeros. Su densidad varía según el tipo de cerámica y el grado de compacidad que presenten.

Absorción: Recibe el nombre de absorción específica al porcentaje en peso de agua absorbida respecto de una pieza seca. Con ella está relacionada la permeabilidad.

Heladicidad: La Heladicidad, se define como la baja resistencia a la helada de una pieza cerámica que trae como consecuencia el deterioro de la misma ya sea por desprendimientos, exfoliaciones o roturas ocasionadas por la presión que se origina dentro de dicha pieza al pasar agua en su interior del estado líquido al estado sólido, con el consecuente aumento de volumen.

Dureza: La dureza es la resistencia al rayado los materiales cerámicos presentan una gran resistencia mecánica al rozamiento, al desgaste y a la cizalladura.

Temperatura: Son capaces de soportar altas temperaturas (elevado punto de fusión).

Fragilidad: Se trata de materiales relativamente frágiles, debido a los enlaces iónico-covalentes. Su fragilidad es muy baja y las fracturas se propagan de manera irreversible. Para mejorar sus propiedades, se han desarrollado materiales híbridos o compositores. Estos compuestos constan de una matriz de fibra de vidrio, de un polímero plástico o, incluso, de fibras cerámicas inmersas en el material cerámico, con lo que se consigue que el material posea elasticidad y tenacidad, y, por tanto, resistencia a la rotura.

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QUÌMICAS

• Resistencia a los agentes químicos: La estructura atómica de los materiales cerámicos es la responsable de su gran estabilidad química, que se manifiesta en su resistencia a la degradación ambiental y a los agentes químicos. Las aplicaciones de los diferentes tipos de materiales dependen de su estructura y de los agentes químicos a que vayan ser sometidos. La alúmina de elevada pureza se emplea en prótesis o implantes óseos o dentales por su resistencia al desgaste y a la corrosión, y su gran estabilidad a lo largo del tiempo.

MECÁNICAS:

Los materiales cerámicos deberían ser más resistentes que los materiales metálicos pero su fina estructura de sus enlaces evitan que hayan deslizamientos, mecanismo base para un deformación clásica.

Los materiales cerámicos al igual que los metales, tienen las mismas imperfecciones cristalinas (vacantes, átomos desacomodados, pequeñas fisuras y grietas), todo eso tiende a concentrar esfuerzos y el material metálico falla por fractura.

Los materiales cerámicos son generalmente frágiles o vidriosos. Casi siempre se fracturan ante esfuerzos de tensión y presentan poca elasticidad, dado que tienden a ser materiales porosos. Los poros y otras imperfecciones microscópicas actúan como entallas o concentradores de esfuerzo, reduciendo la resistencia a los esfuerzos mencionados.

El módulo de elasticidad alcanza valores bastante altos del orden de 311 GPa en el caso del Carburo de Titanio (TiC). El valor del módulo de elasticidad depende de la temperatura, disminuyendo de forma no lineal al aumentar ésta.

Estos materiales muestran deformaciones plásticas. Sin embargo, debido a la rigidez de la estructura de los componentes cristalinos hay pocos sistemas de deslizamientos para dislocaciones de movimiento y la deformación ocurre de forma muy lenta. Con los materiales no cristalinos (vidriosos), la fluidez viscosa es la principal causa de la deformación plástica, y también es muy lenta. Aun así, es omitido en muchas aplicaciones de materiales cerámicos.

Tienen elevada resistencia a la compresión si la comparamos con los metales incluso a temperaturas altas (hasta 1.500 °C). Bajo cargas de compresión las grietas incipientes tienden a cerrarse, mientras que bajo cargas de tracción o cizalladura las grietas tienden a separarse, dando lugar a la fractura.

Los valores de tenacidad de fractura en los materiales cerámicos son muy bajos, valores que pueden ser aumentados considerablemente mediante métodos como el reforzamiento mediante fibras o la transformación de fase en circonia.

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Una propiedad importante es el mantenimiento de las propiedades mecánicas a altas temperaturas. Su gran dureza los hace un material ampliamente utilizado como abrasivo y como puntas cortantes de herramientas.

COMPORTAMIENTO ELÉCTRICO

Una de las áreas de mayores progresos con la cerámica es su aplicación a situaciones eléctricas, donde pueden desplegar un sorprendente conjunto de propiedades.

Aislamiento eléctrico y comportamiento dieléctrico

La mayoría de los materiales cerámicos no son conductores de cargas móviles, por lo que no son conductores de electricidad. Esto se debe a que los enlaces iónico y covalente restringen la movilidad iónica y electrónica, es decir, son buenos aislantes eléctricos. Cuando son combinados con fuerza, permite usarlos en la generación de energía y transmisión.

Las líneas de alta tensión son generalmente sostenidas por torres de transmisión que contienen discos de porcelana, los cuales son lo suficientemente aislantes como para resistir rayos y tienen la resistencia mecánica apropiada como para sostener los cables.

Una sub-categoría del comportamiento aislante es el dieléctrico. Un material dieléctrico mantiene el campo magnético a través de él, sin inducir pérdida de energía. Esto es muy importante en la construcción de condensadores eléctricos.

La cerámica dieléctrica es usada en dos áreas principales: la primera es la pérdida progresiva de dielectricidad de alta frecuencia, usada en aplicaciones tales como microondas y radio transmisores; la segunda, son los materiales con alta dielectricidad constante (ferroeléctricos). Aunque la cerámica dieléctrica es inferior frente a otras opciones para la mayoría de los propósitos, generalmente ocupa estos dos dichos muy bien.

Superconductividad

Bajo ciertas condiciones, tales como temperaturas extremadamente bajas, algunas cerámicas muestran superconductividad. La razón exacta de este fenómeno no es conocida, aunque se diferencian dos conjuntos de cerámica superconductora.

El compuesto estequimétricoYBa2Cu3O7-x, generalmente abreviado YBCO o 123, es particularmente muy conocido porque es fácil de hacer, su manufactura no requiere ningún material particularmente peligroso y tiene una transición de temperatura de 90 K (lo que es superior a la temperatura del nitrógeno líquido, 77 K). La x de la fórmula se refiere al hecho que debe ser ligeramente deficiente en oxígeno, con un x por lo general cercano a 0.3.

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El otro conjunto de cerámicas superconductoras es el diboruro de magnesio. Sus propiedades no son particularmente destacables, pero son químicamente muy distintos a cualquier otro superconductor en que no es un complejo de óxido de cobre ni un metal. Debido a esta diferencia se espera que el estudio de este material conduzca a la interiorización del fenómeno de la superconductividad.

Semiconductividad

Hay cierto número de cerámicas que son semiconductivas. La mayoría de ellas son óxidos de metales de transición que son semiconductores de tipos II-IV, como el óxido de zinc.

La cerámica semiconductora es empleada como sensor de gas. Cuando varios gases son pasados a través de una cerámica policristalina, su resistencia eléctrica cambia. Ajustando las posibles mezclas de gas, se pueden construir sensores de gas sin demasiado costo.

Ferroelectricidad, piezoelectricidad y piroelectricidad

Un material ferroeléctrico es aquel que espontáneamente posee una polarización eléctrica cuyo sentido se puede invertir mediante aplicación de un campo eléctrico externo suficientemente alto (histéresis ferroeléctrica). Estos materiales exhiben múltiples propiedades derivadas de su polarización espontánea, en ausencia de un campo eléctrico externo, y de la posibilidad de su inversión (memorias de ordenador). La polarización espontánea puede modificarse mediante campos eléctricos (electrostricción) o de tensiones mecánicas (piezoelectricidad) externos y mediante variaciones de la temperatura (piroelectricidad). La polarización espontánea y su capacidad de modificación es también el origen de la alta constante dieléctrica o permitividad de los ferroeléctricos, que tiene aplicación en condensadores.

Un material piezoeléctricoes aquel que, debido a poseer una polarización espontánea, genera un voltaje cuando se le aplica presión o, inversamente, se deforma bajo la acción de un campo eléctrico. Cuando el campo eléctrico aplicado es alterno, este produce una vibración del piezoeléctrico. Estos materiales encuentran un rango amplio de aplicaciones, principalmente como sensores -para convertir un movimiento en una señal eléctrica o viceversa-. Están presentes en micrófonos, generadores de ultrasonido y medidores de presión. Todos los ferroeléctricos son piezoeléctricos, pero hay muchos piezoeléctricos cuya polarización espontánea puede variar pero no es invertible y, en consecuencia, no son ferroeléctricos.

Un material piroeléctrico desarrolla un campo eléctrico cuando se calienta. Algunas cerámicas piroeléctricas son tan sensibles que pueden detectar cambios de temperatura causados por el ingreso de una persona a un cuarto (aproximadamente 40 microkelvin). Tales dispositivos no pueden medir temperaturas absolutas, sino variaciones de temperatura y se utilizan en visión nocturna y detectores de movimiento.

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CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES CERÁMICOS

1. PRODUCTOS CERÁMICOS: Loza de barro, llamada a ves vajilla semivítrea, es porosa y no

translucida con un suave barniz. Porcelana china, que es un producto translucido, vitrificado, con

un barniz intermedio que resiste la abrasión hasta un cierto grado; se usa con propósitos no técnicos.

Porcelana: productos translucidos y vitrificado, con barniz duro que resiste la abrasión a máximo grado. Incluye la porcelana química, la aislante y la dental.

Productos sanitarios: que en principio se hacía de arcilla y eran usualmente poroso, por lo que actualmente se usa una composición vítrea. A veces se incluye material previamente calcinado y clasificado, con la composición triaxial.

Vajilla de gres: uno de los productos cerámicos más antiguos; ya se usaba mucho antes que se desarrollara la porcelana, de hecho, puede considerarse como una porcelana cruda, no tan cuidadosamente fabricada, y a partir de las materias primas de un grado más pobre.

Losas de cerámica: disponibles en un cierto número de tipos especiales; por lo general se clasifican como lozas para pisos, que son resistentes a la abrasión e impermeables a la penetración de las manchas, y que puede ser vidriadas o no; o también baldosas, azulejos o mosaicos para paredes, que tienen una superficie dura, permanente, y viene en una gran variedad de colores y texturas.

2. PRODUCTOS ESTRUCTURALES DE ARCILLA: Algunos productos de bajo costo, pero muy durables, como ladrillos para construcción, ladrillos de fachada, terracota, tuberías para drenaje y tejas de escurrimiento, a menudo se fabrican a partir de arcilla comunes de las más baratas, con o sin vidriado.Las arcillas usadas llevan, por lo general, suficientes impurezas que proporcionan los fundentes necesarios para que se adhieran. Cuando la arcilla es vidriada, como en los tubos de drenaje o en las tejas de escurrimiento, esto puede hacerse lanzando sal (“vidriado con sal”) sobre la flama del horno. La sal volatilizada reacciona para formar el recubrimiento fusible o satinado.

3. MATERIALES REFRACTARIOS: Los refractarios, acido, básico y neutro, y también superrefractarios, incluye todos los materiales usados para soportar los efectos térmicos, químicos y físicos que se encuentran en los procedimientos que se realizan dentro de los horno.

Los refractarios se venden en forma de ladrillos refractarios; ladrillos de sílice, magnesio, cromita y cromita-magnesita; refractarios de carburo de

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silicio y zirconia; productos de silicato de aluminio y alúmina. Los fundentes que se requieren se refieren para unir las partículas de refractarios, se mantienen en una mínima cantidad para reducir la vitrificación. La posibilidad de dar forma a los artículos hechos de cuerpo sin arcilla y aun sin plasticidad natural, llevó a la manufactura de productos cerámicos de un solo componente con cualidades superiores, por ejemplo refractarios de óxido puro. Estos son micro cristalinos y auto unidos, comparados con los refractarios convencionales unidos por vidrios.

Propiedades de los refractarios: Al hacer el refractario más adecuado para una operación definida, es necesario tener en cuenta los materiales, la temperatura de trabajo del horno en el se requiere refractarios, la velocidad de cambio de la temperatura, la carga aplicada durante los calentamiento las reacciones químicas que se producen. En general, se requiere varios tipos de refractarios para la construcción de cualquier horno en particular, debido a que usualmente no s hay un solo refractario que pueda soportar todas las diferentes condiciones que prevalecen en las distintas partes de los hornos.

4. PRODUCTOS CERAMICOS ESPECIALIZADOS

Compuestos cerámicos. Las estructuras metálicas, de panales o de correas, impregnadas con una fase cerámica, deben su resistencia a los metálicos de aleaciones ricas y a las buenas propiedades térmicas de las espumas cerámicas. Los límites de temperatura de estos materiales enlazados son extremadamente altos; se emplean para accesorios aeroespaciales como los escudos para el calor, las toberas de los cohetes y las cámaras de chorro de ariete. Los cermets constituyen uno de los grupos de materiales compuestos consisten en una mezcla intima de componentes cerámicos y metálicos, usualmente en forma de polvo. Estos son compactados y sintetizados para obtener ciertas propiedades físicas que no se encuentran aisladamente en ninguno de los componentes; por ejemplo, se usan en revestimientos para frenos y para los embragues debido a los mayores pesos y más altas velocidades implicadas y también a los cojinetes no lubricantes en el intervalo de temperatura entre 370o y 815oC.

5. ESMALTES Y METALES ESMALTADOEl esmalte vítreo o de porcelana es una mezcla cerámica que contiene una proporción de fundentes, aplicados en frio y fundidos al metal a calor rojo moderado. Se lleva a cabo una vitrificación completa. La aplicación de esmalte al oro, plata y cobre, es algo que se remonta a los antiguos. Valorado como una materia de gran belleza en el campo del arte decorativo, el esmalte se ha vuelto se uso comercial general debido a que da un producto de gran durabilidad y de gran aplicación; es fácil de limpiar y resiste la corrosión. Sus usos corrientes están en los dispositivos de plomería, utensilios de cocina, equipos industriales y acero esmaltado con vidrio para usos químicos. El mercado de los

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aparatos domésticos por el uso moderno de los recubrimientos orgánicos cocidos encima del dispositivo, pero se han desarrollado nuevos mercados en el alumbrado electroluminiscente y en la industria automotriz. En esta última, existe un mercado multimillonario para la frita en la producción de tubos de escape y de mofles; se usa alrededor de 0.5 kg para cada tubo de escape.

ELABORACIÓN A NIVEL INDUSTRIAL

MATERIAS PRIMAS BASICAS

Las tres principales materias usadas para hacer los productos cerámicos clásicos o “triaxiales” son arcilla, feldespato y arena.

Las arcillas son silicatos de aluminio hidratos, más o menos impuros, que resultan del intemperismo de las rosas ígneas en las que el feldespato era un mineral original notable. La reacción puede expresarse como:

K2O.Al2O3.6SiO2 + CO2 +2H2O → K2CO3 + Al2O3.2SiO2.2H2O + 4SiO2

Feldespato de potasa Caolinita Sílice

Existente un cierto número de especies minerales, llamadas minerales arcillosos, que contienen, sobre, todo , mezclas de caolinita(Al2O3,2SiO2,2H2O), montmorilonita [(Mg,Ca)O.Al2O3.5SiO2..NH2O], e ilita (K2O,MgO,Al2O3,SiO2,H2O todas en cantidades variables). Desde un punto de vista de materiales cerámicos, las arcillas son plásticas y moldeables cuando su pulverización es suficiente mente fina y cuando están húmedas; son rígidas cuando están secas; y vítreas cuando se queman a una temperatura alta adecuada. De estas propiedades dependen los procedimientos de manufactura.

Los minerales arcillosos se presentan junto con arcillas comerciales, cantidades variables de feldespato, cuarzo y otras impurezas, como óxido de hierro. En casi todas las arcillas usadas en la industria de la cerámica, el mineral arcilloso básico es la kaolinita, aunque las arcillas de bentonita, basadas en montmorilonita, se usan en cierta medida cuando se desea alta plasticidad. Esta propiedad de plasticidad, de laborabilidad, depende de gran parte, de la condición física de la arcilla y varía mucho entre los diferentes tipos. Las arcillas se escogen por las propiedades particulares deseadas y con frecuencia se mezclan para dar el resultado más favorable. Las arcillas varían tanto en sus propiedades físicas y en las impurezas presentes, que a menudo es necesario mejorarlas por el procedimiento de beneficio.

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Existen tres tipos comunes de feldespato, potasa, (K2O.Al2O3.SiO2), Sosa (Na2O.Al2O3.6SiO2) y cal (CaO.Al2O3.6SiO2), los cuales se usan en productos cerámicos hasta cierto punto. El feldespato es de gran importancia como un constituyente puede constituyente fundente en las formulas cerámicas. Puede existir en la arcilla, tal y como se extrae, o puede añadirse, según se necesite.

El tercer constituyente principal de la cerámica es arena o pedernal.

Sus propiedades esenciales para las industrias cerámicas estas resumidas, junto a las características similares de la arcilla y del feldespato.

Además de las tres principales materias primas se usan gran variedad de otros minerales, sales y óxidos, como agentes fundentes y como integrantes refractarios especiales. Algunos de los más comunes agentes fundentes que disminuyen la temperatura de vitrificación, la temperatura de fusión o la temperatura de reacción, son:

Bórax (Na2B4O7.10H2O)

ACIDO BORICO (H2BO3)

Carbonato de sodio (Na2Co3)

Nitrato de sodio (NaNo3)

Carbonato de potasio (K2CO3)

Nefalina sienita [(NaNo3)]

Huesos calcinados Apatita [Ca5(F, Cl, OH)

(PO4)3] Fluoruro de

calcio(CaF2) Criollita (Na3AlF6) Óxidos de hierro Oxido de antimonio Oxido de plomo Minerales de litio Minerales de bario

Algunos de los ingredientes refractarios especiales más comunes, son:

Alúmina (Al2O3)

Olivina [(FeO.MgO)2SiO2]

Cromita (FeO.Cr2O3)

Magnesita (MgCO3)

Cal (CaO) y caliza

(CaCO3)

Zirconia(ZrO2)

Titania (TiO2)

Silicatos de magnesio por

ejemplo

talco(SMgO.4SiO2.H2O)


Silicatos de aluminio

(Al2O3.SiO2) (cianita,

silimanita, andalucita)

Dumortierita

(Sal2O3.B2O3..6SiO2.H2O)

Carburo de silicio (SiC)

Mulita (3Al2O3.2SiO2)

Dolomita [CaMg(CO3)2]

Dióxido de torio (ThO2)

Muchas otras materias primas se usan en varias combinaciones; cuando

menos 450 han sido clasificadas.

PROCESO DE FABRICACIÓN DE BALDOSAS CERÁMICAS

El proceso de fabricación de baldosas cerámicas se desarrolla en una serie de etapas sucesivas, que pueden resumirse del modo siguiente:

1.-Extracción y Preparación de las materias primas.2.-molturación por vía húmeda3.-conformación de la pieza4.-secado de piezas5.-esmaltado6.-cocción de las piezas7.-Tratamientos adicionales8.-clasificación y embalado

Dependiendo de que el producto a fabricar sea esmaltado o no, de que éste se fabrique por un procedimiento de monococción, bicocción o tercer fuego, en un determinado proceso se realizará o no el esmaltado, o se modificará la secuencia de las etapas de esmaltado y de cocción en la forma adecuada.


DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PRODUCCIÓN DE LA CERAMICA


PRENSADO

PESADA DE LA MATERIA PRIMA PRIMA

SECADO

MOLIENDA

CLASIFICACION DEL PRODUCTO TERMINADO

COCCION DEL BISCOCHO

ENGLOBADO Y ESMALTEADO DE LA PIEZA PRENSADA

EMPAQUETADO Y LISTA PARA SU VENTA

SEPARACION DE LA MATERIA PRIMA SEGÚN SU TIPO

ANALISIS FISISCO-QUIMICO DE LA MATERIA PRIMA

SECADO POR ATOMIZADO

DISTRIBUCION DE POLVO ATOMIZADO

CONTROL DE LABORATORIO EN LA PIEZA

ALMACENADO EN SILOS

CONTROL DE CALIDAD DEL PRODUCTO

EXTRACCION DE LA MATERIA PRIMA

TRITURACION DE LA MATERIA PRIMA

ALMACENAMIENTO DE LA MATERIA PRIMA

1.-EXTRACCION Y PREPARACIÓN DE LAS MATERIAS PRIMAS.El proceso cerámico comienza con la selección de las materias primas que deben formar parte de la composición de la pasta, que son fundamentalmente arcillas, feldespatos y cuarzo.

ArcillasCada yacimiento contiene material útil y material inútil y este puede ser de carácter neutral o, dañino, perjudicando las propiedades del material útil. Si el yacimiento ofrece los minerales en forma bien separada por estratos o en bolsa, la separación es fácil. Por el contrario, si el óxido de hierro está íntimamente mezclado con la arcilla o si dos arcillas cerámicamente diferentes no pueden distinguirse juzgadas por las apariencias, la selección se vuelve muy cara y hasta imposible.Tradicionalmente la pasta blanca siempre se ha asociado a materiales de mejor calidad por temas de colores (ya que al tener un color de base claro permite una gama de colores superficiales más amplia y clara, p.ej. Porcelanosa) y características técnicas (al ser más refractarias necesitan temperaturas mayores con lo que se consigue también una gresificación y estabilidad posterior mejores)Las dimensiones medidas de la mayoría de los yacimientos son de 8-10 acres (3-4 hectáreas) de superficie y 150-200 pies (45-60 metros) de profundidad. La cubierta que tiene una profundidad media de 12 a 20 pies (4-6 metros) se elimina mecánicamente si es superficial, se utilizan bulldorzers y rascadores, y si está más profundo, se precisan excavadoras y volquetes


Ensayos preliminares en depósitos de arcilla:Cuando se encuentra un depósito de material arcilloso debe realizarse ensayos previos para determinar sus posibles usos:

a.- Inspección visual de textura:Desgraciadamente el color de la arcilla cruda no siempre da una indicación clara de la arcilla conocida. Así la mayoría pero no todas las arcillas que son blancas o de color crema en crudo, conservan este color en la cochura. También una arcilla muy oscura puede volverse blanca en la cochura. La mayor parte de las arcillas amarillas se mantienen así tras la cochura, y otras arcillas coloreadas pueden cambiar su color en este tratamiento.El color no define directamente el color de una arcilla, pues aunque los objetivos finos son predominantemente blancos, muchos bellos artículos de arte tienen un color intenso; de modo semejante, aunque los productos de arcilla pesados se fabrican generalmente a partir de arcillas rojas o amarillas tras la cochura, los refractarios son a menudo de color muy claro. La textura de la arcilla cruda será útil solamente si es blanda lo cual la finura relativa puede apreciarse al tacto. Sin embargo, muchos materiales de grano fino se presentan en masas duras que han de moldearse antes de que se pueda determinar sus propiedades.

TAMIZADO:Es útil triturar la arcilla sin moler las partículas individuales y tamizarla. Si la mayor parte de ella queda sobre el tamiz de 18 mallas por pulgada, es imposible que el material contenga mucha sustancia de arcilla y es útil solamente para fines especializados en cerámica. Si queda un pequeño residuo sobre el tamiz de 18 mallas y residuos apreciables sobre los tamices de 60, 100 y 200mallas el material será probablemente adecuado para productos cerámicos bastos y una vez molido puede ser bueno para productos finos.

PLASTICIDAD:Esta puede comprobarse por un ensayo de plasticidad en crudo, por ejemplo mezclando agua gradualmente por amozado a mano con la arcilla pulverizado y haciendo una estimación de la plasticidad como:Nula, pobre, mediana, buena, excepcional.

FeldespatosTambién se utiliza feldespato; este aporta sodio y potasio a la pasta o parte roja de la cerámica sin esmaltar brindando así fundencia y resistencia mecánica.También, por supuesto, contribuye con sílice al cuerpo cerámico.La familia de los minerales llamados genéricamente "feldespatos", comprende un grupo de aluminosilicatos relacionados entre sí, con cantidades variables de potasio, sodio y calcio y más raramente con otros cationes (bario, hierro, plomo, rubidio y cesio), en series de minerales en solución sólida.


Tanto el feldespato sódico como el potásico son usados en la producción de baldosas, sin embargo, los feldespatos potásicos son preferidos. El contenido de hierro debería generalmente ser bajo, si bien materiales con alto contenido de hierro pueden ser usados donde el quemado blanco no es importante.El feldespato potásico incrementa la traslucidez en los cuerpos cerámicos mientras el sódico aumenta la expansión térmica produciendo cuerpos más gruesos. En el proceso luego de pasar por la chancadora primaria y el molino de bolas el feldespato pasa por el proceso de tamizado.

Cuarzo Otra materia prima que se emplea en la fabricación de baldosas es el cuarzo (20-30%).El cuarzo es un mineral compuesto solamente por óxido de silicio SiO2 ≥ 90 - 99%, todo otro componente es considerado como impureza FeO ≤ 0,06 - 0,02%, si bien es sumamente abundante en la naturaleza y en todo el mundo, estando presente en la mayor parte de las rocas, las condiciones de grandes acumulaciones y elevada pureza no son tan comunes. Para ingresar al proceso de fabricación de las baldosas es necesaria la reducción de tamaño para lo cual se emplean trituradoras de mandíbula, luego pasa por una zaranda.

2.-MOLTURACIÓN POR VÍA HÚMEDA.Una vez realizada la primera mezcla de los distintos componentes de la pasta cerámica, ésta se somete por lo general a un proceso de molturación, vía húmeda (molinos de bolas continuos o discontinuos).La molturación tiene como objetivo aumentar la reactividad de los componentes y disminuir la incidencia de los defectos debidos a las impurezas de las materias primas (p.ej. caliches: partículas gordas de carbonatos).Se utilizan bolas de alúmina muelen más rápido y la contaminación del Sílice es menor.Las variables que le afectan son: la humedad de las materias primas, el tamaño inicial de las materias primas, la dureza y plasticidad de las materias primas, la producción (posibles problemas), densidad y viscosidad de las materias primas molidas puestas en suspensión (procesos en vía húmeda) y presencia de sales solubles (problemas de decantaciones)

El material resultante de la molturación por vía húmeda presenta partículas con tamaño menor de 100 micras.

Molturación por vía húmeda y secado de la composición por atomización

El procedimiento que se ha impuesto totalmente en la fabricación de pavimentos y revestimientos cerámicos por monococción, como consecuencia de las importantes mejoras técnicas que supone, es el de vía húmeda y posterior secado de la suspensión resultante por atomización.


Proceso de fabricación de baldosas cerámicas

En el procedimiento de vía húmeda, las materias primas pueden introducirse total o parcialmente en el molino de bolas, que es lo habitual, o desleírse directamente.prensado (manteniéndola en un estrecho margen deA la suspensión resultante (barbotina) se le elimina una parte del agua que contiene hasta alcanzar el contenido en humedad necesario para el prensado (manteniéndola en un estrecho margen devariación) y se mejora la fluidez de la pasta para el llenado del molde de prensa. Por tanto lasvariables del proceso son: la humedad de la pasta, la distribución granulométrica de la pasta ysu fluidez inicial.Para eliminar parte de la humedad el método más utilizado en la fabricación de pavimentos y revestimientos cerámicos es el secado por atomización.El proceso de atomización es un proceso de secado, por el cual una suspensión pulverizada en finas gotas, entra en contacto con aire caliente para producir un producto sólido de bajo contenido en agua (control del contenido en humedad) un aumento dela fluidez y además una grano en forma de U que favorece la compactación.El contenido en humedad presente en la suspensión (barbotina), suele oscilar en torno a 0,30-0,45 kg de agua / kg de sólido seco, este contenido en agua tras el proceso de atomización se reduce a 0,05-0,07 kg de agua / kg de sólido seco.El proceso de secado por atomización se desarrolla según el esquema de la Figura 3:Bombeo y pulverización de la suspensión.Generación y alimentación de los gases calientes.Secado por contacto gas caliente-gota suspensión.Separación del polvo atomizado de los gases.


Los atomizadores operan siguiendo la siguiente secuencia: la barbotina procedente de las balsas de almacenamiento de las plantas de molienda, con un contenido en sólidos entre el 60 y el 70 % y con una viscosidad adecuada (alrededor de 1000cp.), es bombeada por medio de bombas de pistón al sistema de pulverización de la barbotina.La barbotina finamente nebulizada y dividida, se seca poniéndola en contacto con una corriente de gases calientes. Estos gases provienen de un quemador convencional aire-gas natural o son los gases de escape de una turbina de cogeneración.El granulado, con una humedad entre el 5,5 y el 7%, es descargado en una cinta transportadora y llevado a los silos para su posterior prensado.La corriente de gases utilizada para secar la barbotina y obtener el polvo atomizado es eliminada por la parte superior del atomizador conteniendo un elevado grado de humedad y partículas de polvo muy finas en suspensión.La implantación del proceso de secado por atomización para la obtención de la materia prima del soporte (polvo atomizado), conlleva unas importantes ventajas que favorecen el desarrollo de las posteriores etapas del proceso de fabricación. Una de las ventajas más importantes es la obtención de gránulos más o menos esféricos, huecos en su interior y muy uniformes, lo que confiere al polvo atomizado una elevada fluidez, facilitando las operaciones de llenado de los moldes de las prensas y prensado de piezas de gran formato.Otras ventajas a destacar son la consecución de dos operaciones, secado y granulación, a la vez y con el mismo equipo. Por otra parte el control de las variables del proceso presentan una gran simplicidad aunque, debe tenerse en cuenta, la elevada rigidez en las condiciones límites de operación, que vienen impuestas por las características geométricas y constructivas de la instalación. Además cabe destacar el carácter continuo del proceso, por lo que puede ser automatizado.En cuanto al costo energético de este proceso de secado es muy elevado pero se consigue aumentar la rentabilidad del mismo, por el aprovechamiento del


Fig 3 Esquema del proceso de secado por atomización

calor de los gases y generación de electricidad mediante la implantación de turbinas de cogeneración.

3.-CONFORMACIÓN DE LAS PIEZAS.

Prensado en seco.El procedimiento predominante de conformación de las piezas pieza es el prensado en seco (5-7% de humedad), mediante el uso de prensas hidráulicas. Este procedimiento de formación de pieza opera por acción de una compresión mecánica de la pasta en el molde y representa uno de los procedimientos más económicos de la fabricación de productos cerámicos de geometría regular.El sistema de prensado se basa en prensas oleodinámicas que realizan el movimiento del pistón contra la matriz por medio de la compresión de aceite y presentan una serie de características como son: elevada fuerza de compactación, alta productividad, facilidad de regulación y constancia en el tiempo del ciclo de prensado establecido.Las prensas se han desarrollado mucho en los últimos años y son equipos con automatismos muy sofisticados fácilmente regulables y muy versátiles.

Extrusión.Básicamente el procedimiento de con formación de pieza por extrusión consiste en hacer pasar una columna de pasta, en estado plástico, a través de una matriz que forma una pieza de sección constante.Los equipos que se utilizan constan de tres partes principales: el sistema propulsor, la matriz y la cortadora. El sistema propulsor más habitual es el sistema de hélice.

4.- SECADO DE PIEZAS CONFORMADAS.La pieza cerámica una vez conformada se somete a una etapa de secado, con el fin de reducir el contenido en humedad de las piezas tras su conformado hasta niveles los suficientemente bajos (0,2-0,5 %), para que las fases de cocción y, en su caso, esmaltado se desarrollen adecuadamenteEn los secaderos que normalmente se utilizan en la industria cerámica, el calor se transmite mayoritariamente por convección, desde gases calientes a la superficie de la pieza, participando ligeramente el mecanismo de radiación desde dichos gases y desde las paredes del secadero a dicha superficie.Por lo tanto, durante el secado de piezas cerámicas, tiene lugar simultánea y consecutivamente un desplazamiento de agua a través del sólido húmedo y a través del gas. El aire que se utiliza debe ser lo suficientemente seco y caliente, pues se utiliza, no sólo para eliminar el agua procedente del sólido sino también para suministrar la energía en forma de calor, que necesita esa agua para evaporarse.Actualmente el secado de las piezas se realiza en secaderos vertical u horizontal.Tras el conformado de las piezas éstas se introducen en el interior del secadero, en donde se ponen en contacto en contracorriente con gases calientes. Estos gases calientes son aportados por un quemador aire-gas natural o por gases calientes procedentes de la chimenea de enfriamiento del


horno. El principal mecanismo de transmisión de calor entre el aire y las piezas es el de convección.En los secaderos verticales las piezas se colocan en planos metálicos, formando entre varios planos diferentes unidades denominadas habitualmente “cestones”. El conjunto de cestones se mueve por el interior del secadero verticalmente, entrando el conjuntocestón-pieza en contacto con los gases calientes. Normalmente la temperatura en este tipo de secaderos es inferior a 200ºC y los ciclos de secado suelen estar entre los 35 y 50 minutos.La concepción de los secaderos horizontales es del tipo horno monoestrato de rodillos.Las piezas se introducen en diversos planos en el interior del secadero y se mueven horizontalmente en su interior por encima de los rodillos. El aire caliente, que entra en contacto en contracorriente con las piezas, es aportado por quemadores situados en los laterales del horno. La temperatura máxima en este tipo de instalaciones suele ser mayor que en el caso de los secaderos verticales (alrededor de los 350ºC) y los ciclos de secado son menores, entre 15 y 25 minutos.En general los secaderos horizontales tienen un consumo menor que los verticales, debido a la mejor disposición de las piezas dentro del secadero y a la menor masa térmica.La emisión resultante de la operación de secado es una corriente de gases a temperatura del orden de los 110ºC y con muy baja concentración de partículas en suspensión arrastradas de la superficie de las piezas por esta corriente.

5.- ESMALTADO.El esmaltado consiste en la aplicación por distintos métodos de una o varias capas de vidriado con un espesor comprendido entre 75-500 micras en total, que cubre la superficie de la pieza. Este tratamiento se realiza para conferir al producto cocido una serie de propiedades técnicas y estéticas, tales como: impermeabilidad, facilidad de limpieza, brillo, color, textura superficial y resistencia química y mecánica.La naturaleza de la capa resultante es esencialmente vítrea, aunque incluye en muchas ocasiones elementos cristalinos en su estructura.

Esmaltes y fritasEl vidriado, al igual que la pasta cerámica, está compuesto por una serie de materias primas inorgánicas. Contiene sílice como componente fundamental (formador de vidrio), así como otros elementos que actúan como fundentes (alcalinos, alcalinoterreos, boro, cinc, etc.), como opacificantes (circonio, titanio, etc.), como colorantes (hierro, cromo, cobalto, manganeso, etc.).Dependiendo del tipo de producto, de su temperatura de cocción, y de los efectos y propiedades a conseguir en el producto acabado, se formula una amplia variedad de esmaltes.En otros procesos cerámicos (porcelana artística, sanitarios) se utilizan en la formulación de vidriados única y exclusivamente materias primas cristalinas, naturales o de síntesis, que aportan los óxidos necesarios. En cambio, en el proceso de pavimentos y revestimientos cerámicos se vienen usando materias primas de naturaleza vítrea (fritas), preparadas a partir de los mismos


materiales cristalinos sometidos previamente a un tratamiento térmico de alta temperatura.

Fritas: Naturaleza, ventajas, composición y fabricación.Las fritas son compuestos vítreos, insolubles en agua, que se obtienen por fusión a temperatura elevada (1500ºC) y posterior enfriamiento rápido de mezclas predeterminadas de materias primas. La gran mayoría de los esmaltes que se utilizan en la fabricación industrial de pavimentos y revestimientos cerámicos tienen una parte fritada en mayor o menor proporción en su composición, pudiéndose tratar en algunos casos de una sola frita o de mezclas de diferentes tipos de fritas.La utilización de fritas presenta los siguientes ciertas ventajas frente al empleo de materias primas sin fritar, para una composición química dada:Insolubilización de algunos elementos químicos,Disminución de la toxicidad, el material vítreo obtenido, por su tamaño y estructura, tiene menor tendencia a la formación de polvo ambiental que las materias primas de las que proviene, disminuyendo de esta forma el peligro asociado a su toxicidad.Ampliación del intervalo de temperaturas de trabajo del esmalte, debido a que no poseen puntos definidos de fusión.El proceso de fabricación de fritas, comúnmente llamado fritado, tiene como objetivo la obtención de un material vítreo insoluble en agua, mediante fusión y posterior enfriamiento de mezclas diferentes materiales.

El proceso comienza con una dosificación de las materias primas, previamente seleccionadas y controladas, en la proporción establecida. Mediante transporte


Fig 4: Proceso de fritado

neumático se trasladan las diferentes materias primas a una mezcladora (Figura 4).Existen gran variedad de fritas cerámicas, que difieren en su composición química y en las características físicas relacionadas con ésta. Como se ha explicado previamente, los componentes que por sí son solubles o tóxicos se aportan siempre en forma fritada para reducir considerablemente su solubilidad; así sucede con el plomo, el boro, los alcalinos y algunos otros elementos minoritarios. El resto de componentes pueden ser utilizados en forma fritada o como materia prima cristalina, dependiendo del efecto que se busca.Las fritas pueden clasificarse atendiendo a muy diversos criterios: en función de su composición química (plúmbicas, borácicas, etc.), de sus características físicas (opacas, transparentes, etc.), de su intervalo de fusión (fundentes, duras), etc. En la actualidad se han desarrollado una serie de fritas, destinadas a determinados procesos de producción, que engloban varias de las características buscadas, y que hacen todavía más difícil la clasificación de las fritas cerámicas.La mezcla de materias primas pasa a una tolva de alimentación, desde la que entra al horno, donde tiene lugar el fritado propiamente dicho. La alimentación del horno se lleva a cabo mediante un tornillo sin fin, cuya velocidad controla el flujo másico de material alimentado al horno. El tiempo de permanencia del material en el interior del horno viene definido por la velocidad de fusión de las materias primas y por la fluidez del material fundido.El horno está dotado de quemadores alimentados con gas natural, utilizándose como comburente aire u oxígeno. Estos sistemas permiten alcanzar temperaturas comprendidas entre 1400-1600ºC, necesarias para llevar a cabo este tipo de procesos.Los gases de combustión antes de ser expulsados al exterior a través de la chimenea se les hacen pasar por un intercambiador de calor, con el fin de recuperar energía para precalentar el aire de combustión.El proceso de fritado puede desarrollarse en continuo, empleándose hornos continuos con enfriamiento del fundido con agua o con aire y en discontinuo, con hornos rotatorios y enfriamiento por agua.Los hornos continuos tienen su base está inclinada con el fin de facilitar el descenso de la masa fundida. En la salida se sitúa un rebosadero y un quemador que actúa directamente sobre el líquido viscoso en que se ha convertido la frita a la salida, evitando su brusco enfriamiento al contacto con el aire y facilitando el vaciado en continuo del horno.El enfriamiento puede realizarse:Con agua. El material fundido cae directamente sobre agua, lo cual provoca su inmediato enfriamiento. Al mismo tiempo, y debido al choque térmico, se produce la rotura del vidrio en pequeños fragmentos de forma irregular. Estos se suelen extraer del agua mediante un tornillo sin fin, posteriormente transportándolos a un secadero para eliminarles la humedad del tratamiento anterior.Con aire. En este caso la masa fundida se hace pasar a través de dos cilindros, enfriados en su interior por aire, obteniendo un sólido laminado muy frágil, que se rompe con facilidad en pequeñas escamas.El proceso intermitente se lleva a cabo en el caso que se desee fabricar fritas de menor demanda. En este caso el proceso de fusión se realiza en un horno


rotatorio y normalmente el enfriamiento de la frita se realiza por agua, siendo éstas las únicas diferencias con respecto al proceso continuoEl horno rotatorio consiste en un cilindro de acero revestido interiormente con refractario y dotado de un sistema de movimentación que permite la homogeneización de la masa fundida. En un extremo del horno se sitúa un quemador que dirige la llama hacia el interior del horno.Tanto en el proceso continuo como en el intermitente, los humos procedentes de la fusión, contienen compuestos gaseosos procedentes de la combustión, gases procedentes de las volatilizaciones de las materias primas alimentadas y partículas arrastradas por los gases de combustión en su salida del horno. Es importante destacar que la composición de estas partículas es parecida a la de la frita que se está produciendo en cada momento.

Esmaltes: Preparación y aplicación. Decoración.El proceso de preparación de los esmaltes consiste normalmente en someter a la frita y aditivos a una fase de molienda, en molino de bolas de alúmina, hasta obtener un rechazo prefijado. A continuación se ajustan las condiciones de la suspensión acuosa cuyas características dependen del método de aplicación que se vaya a utilizar.El esmaltado de las piezas cerámicas se realiza en continuo y los métodos de aplicación más usuales en la fabricación de estos productos cerámicos son: En cortina, por pulverización, en seco o las decoraciones.La serigrafía es la técnica mayoritariamente utilizada para la decoración de baldosas cerámicas, debido a su facilidad de aplicación en las líneas de esmaltado. Esta técnica se utiliza tanto en monococción como en bicocción y tercer fuego, y consiste en la consecución de un determinado diseño que se reproduce por aplicación de una o varias pantallas superpuestas (telas tensadas de una luz de malla determinada). Estas pantallas presentan la totalidad de su superficie cerrada por un producto endurecedor, dejando libre de paso únicamente el dibujo que se va a reproducir. Al pasar sobre la pantalla un elemento que ejerce presión (rasqueta), se obliga a la pasta serigráfica a atravesarla, quedando la impresión sobre la pieza.

6.- COCCIÓN DE LAS PIEZAS.La cocción de los productos cerámicos es una de las etapas más importantes del proceso de fabricación, ya que de ella dependen gran parte de las características del producto cerámico: resistencia mecánica, estabilidad dimensional, resistencia a los agentes químicos, facilidad de limpieza, resistencia al fuego, etc.Las transformaciones físico químicas que se desarrollan durante la cocción son,Cambios químicos:Deshidrataciones (2SiO2·Al2O3·2H2O → 2SiO2·Al2O3 + 2H2O↑),Descomposiciones (CaCO3 → CaO + CO2↑),Combustiones (CnHm → CO2↑+ H2O↑) yCristalizaciones (2SiO2 + 3Al2O3 → 3 Al2O3·2SiO2)Cambios físicos:Dimensionales, fusiones, alotrópicos (α-SiO2 → β-SiO2 y viceversa).


Las variables fundamentales a considerar en la etapa de cocción son, el ciclo térmico (temperatura-tiempo, Figura 5), y la atmósfera del horno, que deben adaptarse a cada composición y tecnología de fabricación, dependiendo del producto cerámico que se desee obtener.

La operación de cocción consiste en someter a las piezas a un ciclo térmico, durante el cual tienen lugar una serie de reacciones en la pieza que provocan cambios en su microestructura y les confieren las propiedades finales deseadas.En todo ciclo de cocción existen las siguientes etapas: precalentamiento lento, precalentamiento rápido, cocción, enfriamiento lento y enfriamiento rápido. 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 570ºC, de la forma alotrópica α a la β, ya que este cambio de estructura conlleva un cambio de tamaño que no se puede realizar de forma brusca para que no se rompa (desventado por el cuarzo) la pieza cerámica.Por otro lado, cuando la materia orgánica contenida en el soporte cerámico no se elimina (mediante su combustión) correctamente durante el ciclo de cocción de un azulejo, ésta aparece como una línea negra/grisácea en el interior del azulejo ya cocido y en una zona intermedia que se denomina corazón negro. Esta mala combustión de la materia orgánica contenida en el azulejo puede ser debida principalmente a: un excesivo contenido en materia orgánica del soporte, una atmósfera poco oxidante en el interior del horno, un excesivo prensado de la pieza que imposibilite la difusión del oxígeno hacia el interior del soporte.


Fig 5: ciclo térmico

Diferentes Tecnologías de cocción.Existen diferentes tecnologías o procedimientos para la cocción de piezas cerámicas según se realice (a) una primera cocción del bizcocho sin la capa de vidriado seguido de una posterior cocción a una temperatura inferior del conjunto soporte cocido + vidriado o (b) una única cocción del conjunto soporte cocido + vidriado.También según la temperatura que se trabaje y el tipo de bizcocho utilizado podemos distinguir entre:

Bicocción Tradicional: Utilizaba hornos túneles con ciclos de 23-26 horas y temperaturas máximas de trabajo de 900ºC.

Bicocción Rápida: Ciclos de 30-55 minutos y Tª max de 1000-1060 ºC. Monococción Porosa: Soporte rico en carbonatos (necesita un palier de

desgasificación importante), ciclos de 35-55 minutos y Tª max. De 1080-1150ºC.

Monococción Gres: Soporte pobre en carbonatos, ciclos de 35-55 minutos y Tª max. De 1100-1180ºC.

Monococción Gres Porcelánico: Soporte muy pobre en carbonatos, muy blanco y más refractarios, ciclos de 45-60 minutos y Tª max. De 1180-1230ºC.

Cocción rápida.La cocción rápida de las baldosas cerámicas, actualmente predominante, se realiza actualmente en hornos monoestrato de rodillos, que han permitido reducir extraordinariamente la duración de los ciclos de cocción hasta tiempos inferiores a los40 minutos, debido a la mejora de los coeficientes de transmisión de calor de las piezas, y a la uniformidad y flexibilidad de los mismos.En los hornos monoestrato, las piezas se mueven por encima de los rodillos y el calor necesario para su cocción es aportado por quemadores gas natural-aire, situados en las paredes del horno. Los mecanismos principales de transmisión de calor presentes durante este proceso son la convección y la radiación. (Figura 6).


Fig6: Corazón negro en el azulejo debido a la mala combustión de la materia orgánica

Al tratarse de hornos no muflados el contacto de los gases con el producto es directo, lo cual mejora los coeficientes de transporte de calor, disminuyendo la duración del ciclo de cocción, reduciendo el consumo energético y aumentando la flexibilidad de éstos hornos respecto a los anteriormente empleados para este proceso.Los gases calientes resultantes de la operación de cocción se emiten a la atmósfera por dos focos emisores. Por una parte los humos procedentes de la zona de precalentamiento y cocción, se emiten al exterior por una chimenea que se encuentra a la entrada del horno y los humos de la zona de enfriamiento se emiten por una chimenea que se encuentra a la salida del horno.Los humos procedentes del proceso de precalentamiento y cocción se componen principalmente de sustancias procedentes de la combustión y compuestos gaseosos de carácter contaminante procedentes de la descomposición de las materias primas y partículas de polvo en suspensión. En cuanto a los humos de la etapa de enfriamiento se trata de aire caliente, pudiendo contener partículas de polvo.

7.-Tratamientos adicionales.En algunos casos, en particular en baldosas de gres porcelánico, se realiza una operación de pulido superficial de las piezas cocidas con lo que se obtienen baldosas homogéneas brillantes no esmaltadas.

8.- CLASIFICACIÓN Y EMBALADO.Por último con la etapa de clasificación y embalado finaliza el proceso de fabricación del producto cerámico.La clasificación se realiza mediante sistemas automáticas con equipos mecánicos y visión superficial de las piezas. El resultado es un producto


controlado en cuanto a su regularidad dimensional, aspecto superficial y características mecánicas y químicas

3 .CONTROL DE CALIDAD


A. CONTROL DE CALIDAD

DETERMINACION DE LA CARACTERISTICAS DEL MATERIAL A LA LLEGADA.

Sobre el material se debe determinar:

Aspecto del material a la llegada.Como el color y todas las características posibles:

Caolín: es de color blanco Feldespato: de acuerdo a la formulación Arcilla: de acuerdo a la formulación.

B. CONTROL DE CALIDAD EN EL PROCESO:

El primer control de calidad del proceso se hace en el chancado (o trituración) es decir en la reducción del material extraído de la mina hasta partículas de aproximadamente 1cm.Se habla de molienda para referirse a la reducción de tamaños, de 1cm a 1um. Tanto el chancado como la molienda se subdividen, a su vez, en dos o tres etapas o tres etapas denominadas primaria, secundaria y terciaria.

ETAPAS SUBETAPA RANGO TAMAÑO

CHANCADO Primaria 100 a10cmSecundaria 10 a1 cmTerciaria 1 a 0,5cm

MOLIENDA Primaria 10 a 1,0mmSecundaria 1 a 0,1mmterciaria 100 a 10um

MOLTURACION: el tamaño va a depender de la molturación por vía húmeda (todas las partículas son menores de 100 micras).

MOLINO DE BOLAS: se controla el contenido de humedad presente en la suspensión (barbotina), suele oscilar entorno a 0,30-0,45 kg de agua / kg de sólido seco, En la barbotina procedente de las balsas de


almacenamiento de las plantas de molienda, se controla su contenido en sólidos que es esta entre el 60 y el 70 % y con una viscosidad adecuada (alrededor de 1000cp.), esto se controla para que los atomizadores puedan operar (secado la barbotina)

EN EL ATOMIZADOR: después del proceso de atomización se reduce a 0,05-0,07 kg de agua / kg de sólido seco.(5,5 y el 7%, ), luego el polvo atomizado es descargado en una cinta transportadora y llevado a los silos para su posterior prensado

Conformación de piezas: se tiene que controlar el procedimiento predominante de conformación de las pieza es el prensado en seco (5-7% de humedad), mediante el uso de prensas hidráulicas. La presión del prensado es de 50 a 150 kg/cm2.

Se hacen los siguientes ensayos:

a) Peso, expresado en gramos se recoge todas las piezas de una prensada, se marcan y se pesan separadamente.

b) Espesor expresado en milímetros esta medida se efectúa con un calibrador, se mide los espesores de cada lado de la pieza.

c) Dimensiones expresado en milímetros se mide todos los lados y se calcula la dimensión media de cada pieza.

d) Modulo de resistencia a la flexión (MRF) expresado en kg-f/cm2se determina resistencia la flexión utilizando un aparato llamado CROMETRO sobre todas las piezas de una prensada.Programar el crómetro con los valores promedios de espesor y dimensión conocidos de las piezas, y las distancias de los puntos de apoyo.Los resultados se hallan multiplicando la lectura del crómetro por una constante conocida igual a 10,194. Los valores de MRF se dan en kg-f/cm2.

Observación.Utilizar el BRAZO ROJO para azulejos y cuerpo prensado.

e) Penetrometria.Se determina utilizando el aparato llamado PENETROMETRO. Se efectúa en puntos simétricos de la pieza prensada.La comparación de los valores obtenidos, será importante para optimizar el proceso.Las dimensiones son las siguientes:200*900mmEl grosor es de 4-5mm


Controles del Esmaltado: se controla el espesor de las capas del que está comprendido entre 75-500 micras en total, que cubre la superficie de la pieza.

Secado de piezas conformadas: Se tiene que controlar la etapa de secado, con el fin de reducir el contenido en humedad de las piezas tras su conformado hasta niveles los suficientemente bajos (0,2-0,5 %), para que las fases de cocción y, en su caso, esmaltado se desarrollen adecuadamente.

Se controla en los secadores verticales la temperatura en este tipo de secaderos es inferior a 200ºC y los ciclos de secado suelen estar entre los 35 y 50 minutos.

En los secadores horizontales la temperatura máxima en este tipo de instalaciones suele ser mayor que en el caso de los secaderos verticales (alrededor de los 350ºC) y los ciclos de secado son menores, entre 15 y 25 minutos.También se debe controlar la emisión resultante de la operación de secado es una corriente de gases a temperatura del orden de los 110ºC y con muy baja concentración de partículas en suspensión arrastradas de la superficie de las piezas por esta corriente.

Diferentes tecnologías de cocción: Aquí también se controla la temperatura que se trabaje y el tipo de bizcocho utilizado podemos distinguir entre:

Bicocción Tradicional: Utilizaba hornos túneles con ciclos de 23-26 horas y temperaturas máximas de trabajo de 900ºC.

Bicocción Rápida: Ciclos de 30-55 minutos y Tª max de 1000-1060 ºC.

Monococción Porosa: Soporte rico en carbonatos (necesita un palier de desgasificación importante), ciclos de 35-55 minutos y Tªmax. De 1080-1150ºC.

Monococción Gres: Soporte pobre en carbonatos, ciclos de 35-55 minutos y Tªmax. De 1100-1180ºC.

Monococción Gres Porcelánico: Soporte muy pobre en carbonatos, muy blanco y más refractarios, ciclos de 45-60 minutos y Tªmax. De 1180-1230ºC.

4.7 controles sobre el producto terminado

Espesor expresado en milímetros.Esta medida se efectúa con un calibrador, se mide los espesores de cada lado de la pieza y se apunta.


Dimensiones expresado en milímetros.Se mide todos los lados y se calcula la dimensión media de cada pieza.

Control de las características.Instrumento: PLUCOMETRO.

Procedimiento:Este instrumento se calibra con una placa patrón hecha de acero, de dimensiones exactas y cuyos lados son rectos y planos.

Se coloca en el aparato la placa patrón en la posición exacta y se gradúa las agujas de los comparadores con valores conocidos adecuados.

Retirar la placa patrón, colocar la pieza a ser medida con la cara vista hacia abajo y anotar las lecturas de las agujas de los comparadores.

Girar la pieza, para obtener la medición de los cuatro lados.

e) Absorción expresada en porcentaje.Se corta piezas de producto terminado de un tamaño de 10 x 10, se pesa, luego se le introduce en agua hirviendo y se deja por dos horas en hervor para después sacarla y dejarla reposar en agua fría durante una hora.

% Absorci ón=(PF−PI )

PI×100

Que es de 3% a 5%

f) Resistencia a la abrasión (solamente para piezas de pavimento).Mide el desgaste del cuerpoInstrumento: ABRASIMETRO.

Procedimiento: Colocar las piezas cortadas de 10 x 10 cm al abrasimetro, con bolas de

acero, 3gr de corindón y 20 ml de agua destilada. Programar el equipo a diferentes velocidades (150, 300, 600 ó 1500

RPM) dependiendo de la pieza (revestimiento para pared o piso). Sacar las piezas, mojar la parte gastada con algunas gotas de HCl

(10%) y dejarlo en contacto por un minuto. Limpiar y lavar las piezas. Secarlas en una estufa. El desgaste se observa en un equipo llamado ABRALUX a 300 lux y

durante 30 segundos.


Si en el Abralux se nota el desgaste a:150 RPM se considera PEI 1600 RPM se considera PEI 21 500RPM se considera PEI 3Si no se nota a 1500 RPM se considera PEI 4, y así sucesivamente.

PATRON PEI (Clase de utilización)

-PEI 1: El piso debe ser empleado en lugares que tengan un tránsito ligero.

-PEI 2: El piso debe ser empleado en lugares que tienen un tránsito ligero a mediano.

-PEI 3: El piso debe ser empleado en lugares que tengan mediano tránsito.

-PEI 4: E l piso debe ser empleado en lugares de alto tránsito.

-PEI 5: el piso debe ser empleado en lugares de tránsito súper intenso.

g) Resistencia a los productos químicos de uso doméstico.

Soluciones de ensayo:

-Cloruro de amonio, 100gr/L.

-Hipoclorito de sodio, 20g/L.

Procedimiento:

Mantener la solución en contacto con la pieza terminada durante 24 horas.

Observar la superficie. Trazar líneas gruesas con un lápiz HB en la superficie tratada y no

tratada. Si la marca de lápiz de la superficie tratada sale con un paño seco, es clase A, sino clase B.

h) Resistencia al ataque de los ácidos y bases.

A bajas concentraciones

HCl (3%)

KOH (30gr/L)

A altas concentraciones

HCl (18%)


KOH (100gr/L)

Procedimiento.

-Mantener la solución en contacto con la muestra durante 4 días.

-Reemplazar la solución cada 2 días.

-Si la marca del lápiz de la superficie tratada sale con un paño seco, es clase A, sino clase B.

RIESGOS EN LA INDUSTRIA DE BALDOSAS

Accidentalidad: por el tipo de maquinaria (la accidentalidad no es alta, pero puede haber lesiones graves), caídas y golpes, en el levantamiento y transporte de pesos, etc.

Riesgos en el huso de hornos: quemaduras en la extracción de piezas, exposición a calor, y los relacionados con el tipo de combustible.

Exposición a polvo de sílice (sobre todo en los procesos previos a la cocción: por los materiales de relleno a base de arena o sílex, y la castina que se pulveriza con agua), cuyo riesgo será mayor cuanto mayor sea la proporción de sílice libre (Ejemplo: la arcilla figulina contiene hasta un 50% de sílice libre, las baldosas de pared también un 50%, la loza 35-45%, porcelana 35%... mientras que algunas cerámicas industriales apenas contiene un 5%). Es la causa de silicosis y neumoconiosis.

Exposición al plomo en los procesos de esmaltado. Riesgo tóxico por el uso de disolventes y otros productos químicos:

benceno, nitrobeceno, tricloroetileno, mercurio (en vapores para el pulverizado de oro), ácido fluorhídrico (con riesgo de quemaduras), aceites lubricantes minerales de las maquinarias (riesgo carcinogénico),...

Uso de sustancias que causan dermatitis y lesiones en piel, como por ejemplo: uso de caucho en presencia de polvo abrasivo para litografía, quemaduras por el uso de frotadores abrasivos y cabezas de esmeril, dermatitis por la resina de los moldes, etc.

PREVENCIÓN Prevención de los accidentes: en las máquinas, con el uso de defensas

fijas y enclavamientos, de protección fija, de defensas de seguridad,... y correcto mantenimiento del estado de orden y limpieza del suelo, así como el uso de pasarelas, escaleras,... etc., en buenas condiciones.

Cumplimiento de las correspondientes normativas respecto a calderas y hornos.

Prevención de la exposición a polvo mediante: sustituir los materiales con contenido de sílice libre, evitar los procesos en seco, evitar la generación de polvos en los procesos donde exista una mayor liberación


del mismo (preparación de materia prima, transporte y prensado de la pasta, conformación y secado, uso de lecho de fusión para cobertura, y el uso de esmaltes que pueden contener hasta un 40% de sílice), aislamiento del local de trabajo y aplicación de sistemas de ventilación y de evacuación local, existencia de una planta de filtración de polvo, mecanización del transporte de productos, limpieza del local (suelos, estantes, salientes,...), métodos de comprobación periódica de las concentraciones de polvo ambiental, uso de ropa de trabajo específica y de equipos de protección respiratoria,...

Prevención de la exposición a plomo. Algunos países han determinado restricciones en su uso (Ejemplo: en Reino Unido debe ser menor al 5% de contenido), evitar los colorantes secos, uso de procesos en húmedo, sistemas de ventilación,...

Controles médicos: sobre todo de la función respiratoria, para la prevención de neumoconiosis (pero la neumoconiosis puede aparecer tras 10-20 años de la exposición, y por lo tanto lo importante son las medidas de prevención), de los riesgos de intoxicación por plomo, y demás riesgos tóxicos en relación con el puesto de trabajo...

POTENCIALES IMPACTOS AMBIENTALES

2.1. Emisiones al aireLas emisiones a la atmosfera, producidas en la fabricación de

productos de cerámica se originan, en el primer término, en la preparación de las materias primas. Se produce grandes volúmenes de polvo en los procesos de triturado, molienda y tamizado.En la producción de los elaborados de cerámica se usan secadores y hornos de cocción que, en la actualidad, son eléctricos. Estos no contribuyen a la actualidad a la contaminación del aire por la quema de combustible, pero si en el proceso de secado y cocción de los artículos, ya que se desprenden gases y vapor de agua contaminados.En la operación de los esmaltes también se generan polvos. En el proceso de fijar el barniz en las piezas, para el acabado, se presenta el flujo en el ambiente de vapores de plomo, muy peligrosos para la salud humana cuando son inhalados.


2.2 CONTAMINACION DEL AGUAEn los procesos de elaboración de productos de cerámica, hay poca incidencia para la calidad de las aguas como consecuencia de las cargas de los efluentes líquidos.Las aguas residuales de los filtrados, en algunas fases de los procesos, pueden ser recicladas al mismo proceso. Además, la mala disposición de lubricantes usados en los equipos, y sus mantenimientos, contribuye a las cargas contaminantes de las aguas.

2.3 efectos en el sueloCon la industria de la cerámica se estimula la explotación minera para abastecer a está de materias primas. Por lo general, en ecuador esta explotación se practica sin técnicas que atenúen el deterioro de los suelos. Los mayores problemas que se registran son erosión y deterioro de los suelos. Los mayores problemas que se registran son erosión y deterioro del paisaje natural.


industria de la cerámica

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