Optimización de Procesos Ceramicos Industriales No. 2

5/21/2018 Optimizaci n de Procesos Ceramicos Industriales No. 2

OPTIMIZACIN DEPROCESOS CERAMICOSINDUSTRIALES

2 Parte

LA FABRICACIN DE LOS MATERIALESCERMICOS

Preparacin y trituracin

Moldeo y conformacin

Profesor: Xavier Elas

ORGANIZAN:

Universidad Pontificia Bolivariana

Centro Nacional Produccin Mas Limpia Fundacin Universitaria Iberoamericana

Medelln, Marzo de 2001


EFECTO DE LA SUPERFICIEESPECIFICA

Habida cuenta de la lentitud de las reacciones cermicas espreciso cuidar el factor geomtrico. La influencia de la formade la partcula puede ser asimilada a formas geomtricassimples: esfera, cubo, placa, etc. En la figura 3.17 se tomala mxima dimensin como 2R (el dimetro de la esfera) yla densidad del material como .

En el caso donde las placas y las fibras presentan una

relacin espesor a radio de 1:10, las variaciones de lasuperficie especifica, asumiendo una densidad igual ser:

Esfera: Cubo: Placa: Fibra :: 3: 3: 22: 41

Por esta razn, la mayora de los minerales con formasgeomtricas asimilables a fibras, como las montmorillonitas,son muy reactivas y presentan, a la vez, una granplasticidad


DENSIDAD DE EMPAQUETAMIENTO

Antes de proceder a la fase de conformacin es precisa unatrituracin para lograr la mxima compactacin de la arcilla.

Cuando el tamao de todos los granos es semejante (figuraizquierda) el volumen aparente que ocupa el conjunto esmuy grande. La figura simboliza la cantidad de materia y devaco, y la proporcin de granos gruesos y pequeos.

Si al contrario (figura derecha) existe una cantidad de

granos finos, el volumen aparente es menor y la superficieespecfica aumenta.

Los procesos cermicos requieren una distribucingranulomtrica en la que la densidad de empaquetamientosea mxima.


LA DISTRIBUCIN

GRANULOMTRICA

La figura representa la curva de distribucin granulomtricaque proporciona la mayor compacidad.

Una regla fcil que evita el trazado de toda curva consisteen lograr que la relacin entre el porcentage retenido por eltamiz mitad (2,5 mm) y dcima parte (0,5 mm) seaaproximadamente 70% / 30%.

Una distribucin granulomtrica inadecuada supondr unacantidad mnima de contacto entre las partculas durante lacoccin lo que con frecuencia conduce a serios problemasdurante el secado, ya que al producirse la evaporacin delagua se generan espacios vacos que generan grietas.


GRANULOMETRA Y ASPECTO

SUPERFICIAL

La presencia de fisuras superficiales en los materiales tienesu origen en la incorrecta distribucin granulomtrica de laspartculas, ya que una partcula de gran tamao no quedarecubierta por el lquido produciendo una discontinuidad.

Con frecuencia se atribuye este defecto a la falta deplasticidad de la pasta, aunque esto slo es cierto en parte.

Estos defectos superficiales se suelen solventarmodificando la distribucin granulomtrica de la pasta.

Una practica comn consiste en aplicar rido desgrasanteslo en la periferia del ladrillo al salir de la extrusora:arenado. De esta forma de consigue toda una gama detextura y colores sin mermar las propiedades plsticas delresto de la masa.


SISTEMAS DE TRITURACIN

En funcin de la materia prima y su estado es precisoutilizar un tipo de molino u otro. Cada molino emplea un tipode funcionamiento diferente. Entre los principales hay:

SISTEMAS DE IMPACTO: el producto no debe tenerun grado de humedad muy elevado.

SISTEMAS DE COMPRESIN: es el que mejor se

adapta a los productos hmedos. SISTEMAS DE CORTE O CIZALLA: diseado parartriturar materiales duros y por tanto secos.

SISTEMAS DE ABRASIN: el producto a triturardebe avanzar a una elevada velocidad

Finalmente hay otros molinos, como el de bolas, que utilizauna combinacin de sistemas.


TRITURACIN CONTINUA EINTERMITENTE

Si se mantienen constantes los principales parmetros enparticular el tamao de los agujeros de las parrillas, la curvade distribucin granulomtrica ser constante eindependiente del tiempo. El ceramista bien sabe que ellono es as debido al desgaste.

En cambio, la figura inferior muestra un molino de bolas quesuele trabajar bajo sistema de trituracin en rgimen

intermitente (Existen molinos de bolas que trabajan encontinuo, pero en la industria cermica lo normal es quefuncionen en rgimen discontinuo). A su lado se aprecia quela distribucin granulomtrica es funcin del tiempo detrituracin


QUEBRANTADORES PRIMARIOS YSECUNDARIOS

El principio de funcionamiento es la compresin oaplastamiento, sin embargo las canales longitudinales deque se hallan provistas las mandbulas permiten que a laaccin anterior se sumen la cizalla y la flexin.

Los Quebrantadores giratorios Se emplean para latrituracin de materiales duros (para reducir el tamao departculas de una machacadora de mandbulas, triturar

chamota, etc.).


MOLINOS DE MARTILLOS

Cabe distinguir: Molinos de martillos: Triturador por impacto: Las barras fijas omviles del rodillo o los rodillos rompen la arcilla y la lanzancontra unos platos, barras u otros elementos para romperla anms.

- Molino lanzador: Tritura por impacto. Es muy semejante alanterior pero dispone de barras fijas al rotor.

- Triturador de cuchillas: Es un gran rodillo de acero con dienteso cuchillas rodeado de una cmara ms cercana a l por la parteinferior. Al moverse, los dientes ejercen por un lado su funcin decuchillo y por otra, presin a la parte inferior de la cmara. Seusa cuando la arcilla a triturar es bastante hmeda.

- Desintegrador. El molino consta de un doble o triple eje en elque hay alojados martillos o uas. Algunos de los ejes gira en

sentido contrario. Se usa para la trituracin primaria de lasarcillas.


DESMENUZADOR DE ARCILLAS YMOLINO DE MARTILLOS


MOLINO DE RODILLOS

Es el tipo de molinos mas adecuado para procesar arcillasque, en estado natural tengan una humedad superior al10%.

En esencia, como indica la figura , consisten en dos rodillosiguales, con sus ejes dispuestos horizontalmente yparalelos, que se someten a rotacin cada uno de ellos ensentido contrario al otro.


MOLINOS DE RULOS

Es una mquina que obedece a los mismos principios quelos trituradores de rodillos, pero mucho mas robustos y conelevadas producciones. Se denomina tambin de muelas yaque consiste en dos, tres o incluso mas, grandes ruedas, dellanta muy ancha, montadas de forma que puedan giraralrededor de un eje horizontal al cual otro eje verticalimprime un movimiento de rotacin lento.


MOLINOS DE BOLAS

Los molinos tubulares consisten en un tubo cilndrico, mas omenos largo, montado horizontalmente, que se hace giraralrededor de su eje longitudinal. En su interior se depositanlas bolas, o cilindros (de cermica o metlicas) que son lasque llevan a cabo la trituracin.

Se pueden considerar molinos secundarios o terciarios yaque su objetivo es obtener un tamao de partcula muy

pequeo. Por ello se utilizan para triturar clnquer y cemento(si funcionan por va seca) y barbotinas y esmaltes, sifuncionan por va hmeda.


MOLINO PENDULAR


SEPARACIN Y CLASIFICACIN

Son mquinas para clasificar materias secas o licuadas seagrupan en:

Vibratorias

De resonancia y vibracin

Magnticas

Criba Mogensen

Para medios lquidos


CLASIFICADORES NEUMTICOS

El principio de funcionamiento se basa en la ley de Stokes.El aire junto con el polvo procedentes del molino seintroducen a gran velocidad en un cicln. Al entrar en lacmara de expansin, la velocidad de la corriente sereduce, el polvo cae por la parte inferior y el aire se evacuapor la parte superior.


CLASIFICADORES DE PARTICULASSe pueden distinguir tres tipos bsicos:

Separadores estticos, o de simple cono. Se emplean para

finuras comprendidas entre 150 y 200 m. (Detalle A).

Separadores estticos de doble cono que se aplican paracortes granulomtricos inferiores a 125 - 60 m. Las partculasde cierto tamao, precisamente las de tamao superior al rangosealado, caen de nuevo al molino. A medida que se alarga entubo central el camino a recorrer es superior y el tamaoclasificado puede ser de rango ms pequeo.

Separadores dinmicos (ver detalle C). Son necesarios paracortes granulomtricos inferiores a 50 35 m. Se diferenciandel anterior sistema en que el dispositivo de clasificacin es mvily se puede ir accionando constantemente.


LA FABRICACIN DE LA BARBOTINA

El proceso de atomizacin, una vez la mezcla se ha trituradoen un molino de bolas y desleido, se realiza dentro de unacmara, de forma y dimensiones definidas en cada caso,consistente en:

Circulacin de gases calientes por el interior de la cmara.

Atomizado o pulverizado de la barbotina.

Contacto del producto atomizado con los gases calientes. Evaporacin del agua de las gotas.

Recuperacin del producto seco.

Evaporacin de los gases hmedos.


LA CONFORMACIN DE LOSMATERIALES CERMICOS

Un estado plstico blando, permite manejar fcilmente elbarro, pasta, aplicando una presin moderada, pero la pastaes muy pegajosa y existen grandes dificultades paramantener una cierta altura, o tamao de la pieza. Adems alsecar se generan grandes contracciones que, con hartafrecuencia dan lugar a fisuras y grietas.

La preparacin del barro con menos cantidad de agua,

supone un estado plstico mediano y la pieza puedemoldearse mediante una moderada presin lo que permiteconfeccionar piezas de una altura notable

Sistema de conformado Nivel de presin % de agua

Colado Nulo (columna hidrosttica) 30 40

Moldeo plstico Baja 25 30

Extrusin Media 15 20

Prensado semi hmedo Alta 6 12

Prensado en seco Alta 4 - 8

Prensado hidrosttico Muy alta 0 - 15


SISTEMAS DE CONFORMADO

Dependiendo del tipo de cuerpo, su contenido de agua y elproducto deseado, se aplicarn determinados mtodos deconformado, mientras otros sern menos recomendables onulos. La tabla muestra qu sistemas de conformado mejorcumplen las diferentes condiciones y requisitos para laconformacin de los diversos productos.

Producto /Sistema

Colado Moldeadoa mano

Extrusin Prensadoen seco

Prensadoen

caliente

Fraguadoqumico

LadrillosPavimentos

x x x

Refractarios

Aislantes

x x x x x

Loza blanca x x

Muelasabrasivas

x

Cermicasanitaria

x

CermicasEspeciales

x x

HormigonesCermicos

x x


LA PLASTICIDAD

Todo ceramista debe saber que si su pasta no essuficientemente plstica no ser posible trabajar, aunquetan malo suele ser un exceso como un dficit de plasticidad.

Cualitativamente la plasticidad podra definirse como lamedida de cantidad de agua que hay que aadir a unaarcilla para que pueda conformarse.

Cuantitativamente la plasticidad puede medirse con elplastgrafo de Brabender.

La figura representa la curva tpica de variacin deconsistencia con la humedad. Se aprecian tres tramos biendiferenciados, siendo el segundo cuando la cohesinalcanza una mximo.


MEDIDA DE LA PLASTICIDAD

La plasticidad es una propiedad imprescindible para elconformado de las masas cermicas. Un aumento de laplasticidad comporta unas ventajas que pueden resumirseen:

Proporciona una mayor ductilidad (trabajabilidad) de losproductos moldeables.

Confiere a las piezas una mejor resistencia en verde (yen seco) a las piezas. Esta caracterstica es fundamentalpara evitar las roturas de las piezas en los trabajos detransporte y manipulacin.

Arcilla LP LL

Caolinita Na 26 52

Caolinita Ca 36 73

Montmorillonita Na 93 344

Montmorillonita - Ca 65 166


CONFORMADO Y GRADO DE

HUMEDAD

La grfica reproduce los diversos sistemas de conformadoindicando la cantidad de agua usualmente empleada y lapresin media para inicial el flujo de la pasta.

Los dibujos simbolizan las diferentes versiones de prensasde extrusin:

PROPULSIN POR RODILLOS: su empleo esactualmente muy restringido.

PROPULSIN POR HLICE

PROPULSIN A PISTON: utilizada para extruirpastas muy poco plsticas. De uso frecuente encermicas tcnicas.


EL AMASADO

El amasado es una de las operaciones esenciales en elproceso cermico ya que es cuando se dosifica el aguaprecisa.

La homogeneizacin de la humedad se logra por transportede fase lquida mediante moderadas acciones mecnicas.

La calidad de la humectacin se incrementa cuando elproceso se lleva a cabo con agua caliente o con vapor.

La figura reproduce una amasadora de doble eje que es lams usada en la industria ladrillera. El agua se aadefinamente pulverizada junto a la entrada de la arcilla.


LA AMASADORA- EXTRUSORA

En cermica estructural el sistema de amasado mashabitual es la amasadora de doble eje. El agua se aade,finamente pulverizada, junto a la entrada de arcilla. Segn lainclinacin de las palas la masa permanece ms tiempo enel interior de la mquina y el amasado es mejor. En estasmquinas un aumento de la cantidad de agua conduce a laformacin de una bola (pelota). Por ello a veces, estamquina se substituye por la amasadora extrusora, como larepresentada en la figura, donde al final de una amasadoraconvencional se sita una reja para deshacer las posiblesaglomeraciones.


LA AMASADORA FILTRO

En las amasadoras filtro, como la representada en la figura,los ejes en la parte final disponen de hlices en lugar depalas. Las hlices giran dentro de un recinto cerrado paragenerar una compresin en la masa suficiente para quefluya a travs de una rejilla situada al final de la ltimahlice. La rejilla perforada ejerce las funciones de unaprimitiva extrusora y mejora la calidad de humectacin delas pastas. Adems acta como sistema de seguridad parala eliminacin de cuerpos extraos de cierto tamao, comopiedras. Cuando se usa desgrasante la calidad de la mezclaes mejor ya que la presin de la hlice impide la posteriorsegregacin de los granos. Obviamente ello supone unmayor consumo elctrico en comparacin con la amasadorasimple.


LA HUMECTACIN EN PASTAS DEPRENSADO

A diferencia de las masas para extruir que trabajan en unrango del 15 20% de humedad, las pastas destinadas alprensado en seco lo hacen en valores mucho msreducidos: del 6 al 7%. Esto supone que la calidad de lahumectacin ha de ser muy superior.

Este tipo de pastas llega a la zona de amasado en formade polvo, que con frecuencia ya contiene una humedad del

3 al 5 %. Esto significa que la humectacin debe llevarse acabo en una mquina muy sensible y precisa capaz deaadir tan solo el resto de agua necesaria.


MOLDEO POR EXTRUSIN

La interaccin pasta/mquina es fundamental para elfuncionamiento del conjunto. As para favorecer la salida de lapasta por el molde deben reunirse unos cuantos factores:

- La pasta debe ser plstica para que permita sudeslizamiento. (Una pasta muy rgida girara con la hlice sincomprimirse y una muy fluida llenara las hlices pero noavanzara).

- El rozamiento interno de la pasta es superior al del binomiopasta-acero.

De hecho la formacin de la presin es consecuencia de dosparmetros que necesariamente se deben conciliar:

- La reologa de la pasta. La viscosidad de la pasta es unafuerza pasiva y para conseguir el flujo ha de vencerse unaresistencia.

- La geometra de salida de la extrusora. Es obvio que cuantos

menos agujeros tenga el molde y de menor dimetro sean,mayor ser la prdida de carga, o mas elevada deber ser lapresin de extrusin.


ESQUEMA DEL MOLDEO POREXTRUSIN

La figura muestra la distribucin de velocidades de salida. Sibien la presin que ejerce la hlice extrusora es bastantehomognea, la menor resistencia de la parte central suponeuna mayor velocidad de salida de la barra. De hecho lacomparacin del flujo de salida de una masa de la extrusoracon la corriente de un ro es solo didctica. La masaextruida debido al rozamiento interno se calienta y se alterala reologa y, por tanto, las condiciones de flujo.


PRENSA DE EXTRUSIN AL VACO

La maquina consta de:

La amasadora: que acaba de ajustar el agua.

La cmara de vaco: que situada entre la amasadora y laextrusora, extrae el aire ocluido en la pasta.

La extrusora: que por medio de un tornillo sin fin comprimela pasta contra el molde. El paso de estas hlices suele ser

variable con el propsito de comprimir mas efectivamentetoda la masa contra el molde.

La boquilla: La cabeza extrusora es la pieza que conecta elrgano transportador con la boquilla..


EL FLUJO EN LA EXTRUSIN

La boquilla debe garantizar una velocidad constante del flujoa travs de toda la seccin de la columna de material, unasuperficie suave y sin defectos y asegurar que la columnatiene el rea de seccin deseada.

Como muestra la figura para transformar el flujo radial enaxial, la hlice extrusora se halla ubicada en un cilindroranurado perifricamente y que, adems dispone de unos

salientes para desmenuzar el flujo de la barra y evitar larotacin antes de su entrada en la boquilla.


LA PRESIN EN LA BARRAEXTRUIDA

La figura muestra las partes esenciales de un grupoextrusor: zona de transporte donde la presin es mnima. Apartir de cierto punto el cambio de geometra de las hlicessupone entrar en la zona de densificacin y compresin,donde la presin se eleva al mximo, hasta entrar en laboquilla, llamada tambin acumulador y el molde de salida.


DEFECTOS EN LA EXTRUSION

Las diversas texturas, o defectos, pueden atribuirse a:

- Insuficiente llenado y rotacin de la barra (A).

- Diferentes valores de la friccin en diversas zonas (B).

- Diversas velocidades de salida (C).

A B

C


LA CONICIDAD DE LA BOCA

La regla bsica aconseja que la mxima dimensin de lapieza no sobrepase el dimetro de la hlice extrusora. Peropor lo general cuando se adquiere una galletera, sepretende fabricar una serie de formatos de geometravariable. Esto supone que el fabricante de la extrusorafacilite una boquilla estndar, parte superior de la figura. Sinembargo cuando, con la misma mquina se intenta fabricarformatos de dimensin inferior al dimetro de la hlice seproducen unas zonas muertas en la boquilla que provoca unrozamiento no deseado. Si la situacin se debe prolongar espreferible colocar una boquilla cnica, tal como indica laparte inferior de dicha figura.


PARTES DEL MOLDE

Un molde consta de un marco, ver parte superior de lafigura, que admite diversas geometras para la fabricacinde los acabados, un puente (parte inferior de la figura)donde se insertan las barras que soportan los topos queson los que configuran la geometra externa de la pieza.


EQUILIBRADO DEL MOLDE

El defecto ms comn que suele darse en los moldes es ladiferencia en la velocidad de salida de la barra. La figuramuestra el defecto de manera exagerada, pero ligerosdefectos de este tipo dan lugar a la aparicin de fisuraslongitudinales en el extremo (en donde "falta" material). Lasolucin ms fcil es frenar los laterales pero es masaconsejable desfrenar la parte central. Fsicamente lasolucin es la misma pero el resultado es diferente. Elfrenado aumenta la resistencia, se absorbe mayor potenciay, sobre todo se aumenta el rozamiento y los frenos sedesgastan a gran velocidad con lo que la solucin esefmera, por cuanto se desequilibra con mucha rapidez.


CORTADO DE LA BARRA

Los cortadores individuales estn hoy en da casi endesuso. Son mquinas con mecanismos muy complicadosque se desajustan con facilidad y ello conduce a una grandispersin de medidas.

Con frecuencia los hilos se usan para proporcionar texturasdiversas a las piezas. As cuando la barra contiene granosde cierto tamao, o bien se le ha adicionado chamota, el

corte, aunque se realice con hilo, no es limpio. El alambrearrastra los granos superficiales que dejan una marca en ellateral de la pieza. La figura inferior muestra unbastidor/cortador y, en la parte derecha la textura creada.


MOLDEO EN HUMEDO

La preparacin de la pasta se realiza por el sistemaconvencional. La cantidad de agua en la pasta est prximaal 30%. Humedad alta que pretende paliar el sobre esfuerzoque supone el conformado a mano. El propio sistema defabricacin limita los modelos a los ladrillos macizos.

La cantidad de desgrasante aadido suele garantizar unsecado y una coccin sin problemas.


MOLDEO A TORNO

En el moldeado a torno se toma una porcin de pastadebidamente amasada y se introduce en un molde montadoen una mesa giratoria (torno de alfarero). Con los dedos obien con la ayuda de un calibre se va perfilando lageometra de la pieza que se desea. Hoy en da no espreciso recurrir al torno, por mas automatizado que este.Cuando se trata de hacer grandes producciones se recurrea un torno/prensa como el representado en la figura.


MOLDEO POR PRENSADO

Esta segunda modalidad, el moldeado por prensado, sepresta mucho mas a la automatizacin y es por ello que seemplea de manera mas profusa. La porcin de pasta (taco),o bien una pastilla recin extruida para minimizar lastensiones, se introduce en el molde de la prensa. Acontinuacin la parte mvil baja y a la vez gira hastaconformar la pieza. Los moldes pueden ser de acero, deyeso o de cermica porosa. La extraccin suele hacerse poraire comprimido


CONFORMADO DE TEJAS

La seleccin de los moldes para el reprensado de tejas,debe llevarse a cabo sobre la base de consideraciones delmaterial, si la pasta ha sido desgasificada o no, eldesmoldeo, la calidad del producto acabado y, porsupuesto, el precio. La figura reproduce una prensa revolverpara reprensar tejas de la firma Bongioanni.


TEJAS VIEJAS

La modalidad de "teja vieja" fabricada por mediosautomticos no tiene nada que ver con el sistema demoldeo propiamente dicho. A la salida de la barra de laextrusora, ya se trate de teja rabe como plana, o de laprensa en el caso de las tejas romanas, se vierte sobre lasuperficie hmeda de la pieza recin cortada un engobe quecontiene una pigmentacin a imitacin de las denominadastejas viejas. El efecto de la vitrificacin parcial del engobedespus de la coccin ser lo que le conferir el aspecto de"viejo". La figura reproduce un esquema de la aplicacin ala salida de la prensa de reprensar de un modelo deaplicacin de los pigmentos y del engobe. Por lo general elsistema de aplicacin esta dotado de un complicadomecanismo que comunica un movimiento a las tolvas paraque no haya, dentro de lo posible, dos piezas con el mismodibujo.


COLADO. SUSPENSIONES

El colado (el termino colado es un galicismo, en espaoldebera denominarse vaciado, no obstante debido a laaceptacin del termino, se seguir usando el trmino francs)constituye uno de los pilares de la tecnologa cermica. Por estesistema se fabrican los sanitarios pero tambin muchosrefractarios y piezas especiales de cermica tcnica. Suimportancia se realza cuando se piensa que para colar espreciso partir de una barbotina y a partir de ella se fabrican hoyen da la mayora de los azulejos, revestimientos y pavimentos

Los estados de un sistema agua/arcilla pueden ponerse demanifiesto de manera sencilla. Se tritura la arcilla, se le aadeun agente dispersante (defloculante) y se consigue unasuspensin turbia pero mas o menos estable: la barbotina. Enmuestras con yeso o con sales solubles, esto no se logra, laspartculas permanecen floculadas y poco despus de haber sido

agitada la suspensin, aparecern rpidamente los flculosdepositados en la base, debido a que el Ca2+ puesto en solucinpor el yeso o las sales solubles provocan la floculacin. La figurapone de manifiesto ambos ejemplos.


CONFORMADO POR COLADO

Se utiliza bsicamente para la fabricacin de piezascermicas que no tengan ningn eje de simetra (aparatossanitarios).

La pasta es completamente lquida (barbotina) aunque muyviscosa. El parmetro ms crtico es la viscosidad.

Cuando la barbotina se halla en condiciones se echa en el

interior de un molde de yeso que absorbe el agua y vadepositando una lmina de material sobre la pared delmolde. Transcurrido un tiempo prudencial se voltea el moldey se vierte la barbotina sobrante. Al cabo de ciertas horasse puede extraer la pieza.


LA COMPOSICION DE LASBARBOTINAS Y LA VELOCIDAD DE

COLADOLa desfloculacin es el proceso por el cual la barbotina setorna ms fluida, menos viscosa. En estas circunstancias esposible emplear la mnima cantidad de agua, con lo quetambin se optimiza el consumo energtico. La tabla da unavisin general de las composiciones de diversas barbotinasde colada.

La velocidad de moldeo depende en gran medida de la

difusin por la capa ya formada. Se demuestra que elespesor de la capa varia con la raz cuadrada del tiempo. Latabla inferior reproduce unos parmetros estndar para elcolado de diversos tipos de barbotinas

Tipo de cermica Arcilla/No plsticos Caoln/Arcilla plstica

Porcelana semivtrea 1,10 0,75

Elctrica, de alta tensin 0,85 1,50

Sanitaria 0,97 1,40

Porcelana para vajillas 0,83 5,00

Porcelana dura 1,08 Sin arcilla plstica

Tipo de pasta Tipo de colada Espesor (mm) Tiempo (min)

Cermica semivtrea Vertido 3,5 15

Rica en almina Vertido 3,5 3

Loza sanitaria Slida y vertido 9,5 120

Aisladores elctricos Slida -- 8 horas


MOLDEO A PRESIN

A medida que se aumenta la presin los tradicionalesmoldes de yeso se tornan inservible. Para ello es precisofabricarlos a partir de resinas plsticas o, incluso, demateriales cermicos porosos. La foto de la figura muestraun molde para el colado de lavabos fabricado con resinamicroporosa apta para trabajar a media/alta presin: de 8 a10 bar. Estos moldes funcionan en posicin vertical y sehallan colocados en batera, apretados unos contra otrospor un dispositivo oleodinmico de cierre.


MOLDEO DE PLATOS

Cuando la presin de colado supera umbrales de 40 bar, lacantidad de agua residual no alcanza el 5%, lo que implicaque el secado posterior no ser, en absoluto conflictivo.Pero la tenacidad y resistencia de la pieza recin salida delmolde es tal que permite su inmediata manipulacin yrepaso en mquinas tambin completamente automticas.

De esta manera es posible completar el ciclo productivo deforma completamente automtica, relegando la accin del

hombre a la supervisin de los diferentes procesos. Elpulido, pintado, serigrafiado es completamente automtico.El secado es rpido y a elevada temperatura. La coccin serealiza sobre placas en hornos monostratos de rodillos. Lafigura muestra una instalacin de fabricacin de platos.


LA GAMA DE PRODUCTOSPRENSADOS EN SECO

Las variantes ms importantes son los obtenidos por:

Bicoccin tradicional. Se fabrica un soporte que se cuece enun horno tnel en pilas (bizcocho). Seguidamente se esmalta yse cuece en otro horno (horno de fino). Normalmente se usa lava seca y el producto es un material poroso mayoritariamentepara revestimientos.

Bicoccin rpida. Tanto el bizcocho como el fino sefabrican en hornos monostratos de coccin rpida. De manera

similar a la anterior se vale de la va seca y proporciona unproducto poroso.

Monococcin por va seca. Mtodo poco desarrollado.Normalmente se parte de la va seca y se emplea para lafabricacin de piezas de pequeo tamao para revestimientos.

Monococcin porosa por va hmeda. Es el procedimientohacia el que tiende la fabricacin de revestimientos. Se hantenido que desarrollar pastas y esmaltes adecuados a losactuales ciclos de 25 30 minutos de fro a fro.

Monococcin de gres por va hmeda. Procesoidntico al anterior pero con pastas diferentes y temperaturasde coccin mas elevadas.


EL PRENSADO EN SECO

Es el sistema tiene una productividad muy elevada y por sufiabilidad y facilidad de automatizacin es el mtodo msutilizado para la fabricacin de pavimentos y revestimientos.

La pasta, en forma de polvo, se introduce en el molde conuna humedad que oscila del 6 al 7%.

El prensado, con presiones de 250 a 400 Kg7cm2, se realiza

en varias fases para compactar y desairear el polvo. Lafigura representa la secuencia de prensado en seco.

A la salida, la pieza entra directamente al secadero(secaderos verticales).


SECUENCIA DE PRENSADO

Una de las operaciones ms crticas es el llenado delmolde. La figura representa uno de los defectos mscomunes en la fabricacin de azulejos. La cantidad de polvoque penetra en el molde esta mal repartida, esto esfrecuente en formatos de gran tamao. Cuando baja elpunzn ejerciendo una presin uniforme en toda la seccin,en el lugar donde haba mas material (parte izquierda deldibujo) se concentran mas partculas por unidad devolumen, o lo que es lo mismo las partculas se hallan msprximas con lo que la contraccin en coccin ser msacusada, lo que se traducir en un fallo dimensional.


EL MOLDE DE PRENSADO

El molde para el prensado en seco es un complicadosistema pensado para trabajar a altas presiones y elevadasproducciones. Hoy en da es normal trabajar con prensasque ejercen una fuerza de ms de 5.000 toneladas, lo queda una idea de la robustez del molde.

Este se fabrica en acero especial que debe estarcuidadosamente rectificado para evitar defectos en

operacin. La figura 5.56 muestra la base de un molde dedos salidas. El punzn, normalmente calefactado (que noaparece en la fotografa) tiene estampado el dibujo de laparte inferior del azulejo.


CARACTERISTICAS DEL PRENSADO

La porosidad y contraccin mnimas se obtienen a uncontenido de humedad crtico, que corresponde al demxima compactacin.

- Para una determinada presin de prensado lacontraccin lineal y la absorcin de agua disminuyen con lahumedad de prensado siempre que no se supere lahumedad crtica.

- Para una humedad de prensado determinada, laabsorcin de agua y la contraccin aumentan con la presinde prensado.


NATURALEZA DEL POLVO

ATOMIZADOEl fenmeno de la evaporacin es directamenteproporcional a la superficie de intercambio.

Si bien el tiempo medio de residencia de las gotas ("tiempode secado") es muy corto, entre 4 y 6 segundos, el enrgicointercambio trmico en la interfase del liquido con los gasesque se hallan a ms de 500 C, provoca la vaporizacininstantnea del agua.

El vapor de agua generado ejerce una presin en elinterior de la esfera de pasta, provocando un aumento devolumen hasta que se abre un pequeo orificio que facilitala evacuacin del vapor. La formacin de estas esferashuecas da lugar a productos ms ligeros.

La figura esquematiza un atomizador y la forma de un granoatomizado.


CONJUNTO DE PRENSASLa figura muestra un conjunto de prensas enfuncionamiento. Se aprecia la salida de las piezas (dos eneste caso) y el camino de rodillos que conduce las piezashasta un cepillo que limpia el dorso de la pieza.Seguidamente las piezas penetran en la volteadora (laspiezas siempre se prensan con el dorso, costillas, haciaarriba y es preciso voltearlas). Despus pasan a otro cepillolimpiador y finalmente se encaminan al secador.


CONFORMADO PORELECTROFORESIS

La barbotina se introduce entre dos tambores de grandimetro, dotados de polaridad elctrica y hacen lasfunciones de nodos. El ctodo (En la patente Elephant)esta formado por una pieza de forma situada entre lostambores. Los tambores prensan y conforman la lmina a lavez. La lmina de barbotina se precipita y adhiere por lacarga negativa de la barbotina, en primera etapa a lasuperficie del tambor hasta que se encuentre con suhomloga. El campo elctrico contribuye a unir las doslminas en una de sola con gran fuerza y cohesin. Eltiempo de permanencia y el valor del voltaje sondirectamente proporcionales al espesor de la capa formada.El espesor de la capa se varia con la velocidad de rotacinde los cilindros.


PRENSADO ISOSTTICO EN FRO

La figura muestra la secuencia de operacin. El esquema(1) muestra el molde vaco preparado para el inicio del ciclo.En la secuencia siguiente (2), el polvo a moldear seintroduce en el interior de un molde de goma el cual, a suvez, esta sumergido en el lquido que comunicar lapresin. Esta secuencia se muestra en (3). Al final (4) lapieza, una buja en este caso, se halla lista para serextrada.

Documents

Optimización de Procesos Ceramicos Industriales No. 2