20696439 Proceso de Fabricacion de Baldosas Ceramicas

8/2/2019 20696439 Proceso de Fabricacion de Baldosas Ceramicas

1/15

ESCUELA POLITECNICA NACIONAL

CONTROL DE PROCESOSINDUSTRIALES

FABRICACION DE BALDOSAS CERMICASECUACERMICARIOBAMBA-ECUADOR

SANTIAGO TERN TORRESCONTROL


2/15

ECUACERMICA

El proceso de

fabricacin de las

baldosas es realizado en

varias etapas, las cuales

requieren de una gran

cantidad de

instrumentacin y

seleccin de las

materias primas con el

objetivo de de lograr

una gran eficiencia y

calidad. Es por dicho

motivo que

numeraremos la

produccin de las

baldosas cermicas en

las siguientes etapas:

Preparacin de las materias primas.

Conformacin y secado en crudo de la pieza

Coccin o cocciones, con o sin esmaltado

Clasificacin y embalaje


3/15

1. Preparacin de lasmaterias primas.

El proceso cermico

comienza con la seleccin

de las materias primas quedeben formar parte de la

composicin de la pasta,

que son fundamentalmente

arcillas, feldespatos, arenas,

carbonatos y caolines.

En la industria cermica

tradicional las materias

primas se suelen utilizar, por

lo general, tal y como se extraen de la mina o cantera, o despus desometerlas a un mnimo tratamiento. Su procedencia natural exige, en la

mayora de los casos, una homogeneizacin previa que asegure la

continuidad de sus caractersticas.

El proceso de molturacin se puede realizar tanto por va seca como por va

hmeda pero en el caso le la planta que visitamos se realiza por va

hmeda por lo cual ser el proceso que analizaremos.

Antes de comenzar con la molturacin se realiza el traslado del material

tanto del extrado de las minas de arcilla como el que se recicla debido afallas.

Traslado del material reciclado


4/15

Contenedor de la arcilla para la molturacin

Molturacin por va hmeda y secado de la composicin poratomizacinEl procedimiento que se ha impuesto totalmente en la fabricacin de

pavimentos y revestimientos cermicos por monococcin, como

consecuencia de las importantes mejoras tcnicas que supone, es el de va

hmeda y posterior secado de la suspensin resultante por atomizacin.

En el procedimiento de va hmeda, las materias primas pueden

introducirse total o parcialmente en el molino de bolas, que es lo habitual, o

deslerse directamente.

A la suspensin resultante (barbotina) se le elimina una parte del agua que

contiene hasta alcanzar el contenido en humedad necesario para cada


5/15

proceso. El mtodo ms utilizado en la fabricacin de pavimentos y

revestimientos cermicos es el secado por atomizacin.

El proceso de atomizacin

es un proceso de secado,

por el cual una suspensinpulverizada en finas gotas,

entra en contacto con aire

caliente para producir un

producto slido de bajo

contenido en agua.

El contenido en humedad

presente en la suspensin

(barbotina), suele oscilar

entorno a 0,30-0,45 kg. deagua / kg. de slido seco,

este contenido en agua tras

el proceso de atomizacin

se reduce a 0,05-0,07 kg.

de agua / kg. de slido

seco.

El proceso de secado por atomizacin se desarrolla segn el esquema de la

figura:

Bombeo y pulverizacin de la suspensin.

Generacin y alimentacin de los gases calientes.

Secado por contacto gas caliente-gota suspensin.

Separacin del polvo atomizado de los gases.

Los atomizadores operan siguiendo lasiguiente secuencia: la barbotinaprocedente de las balsas dealmacenamiento de las plantas de

molienda, con un contenido en slidosentre el 60 y el 70 % y con unaviscosidad adecuada (alrededor de1000cp.), es bombeada por medio debombas de pistn al sistema depulverizacin de la barbotina.

La barbotina finamente nebulizada y dividida, se seca ponindola encontacto con una corriente de gases calientes. Estos gases provienen de unquemador convencional aire-gas natural o son los gases de escape de unaturbina de cogeneracin.

El granulado, con una humedad entre el 5,5 y el 7%, es descargado en unacinta


6/15

transportadora y llevado a los silos para su posterior prensado. La corrientede gases utilizada parasecar la barbotina yobtener el polvoatomizado es eliminadapor la parte superior delatomizador conteniendoun elevado grado dehumedad y partculas depolvo muy finas ensuspensin. Laimplantacin del procesode secado por atomizacinpara la obtencin de lamateria prima del soporte(polvo atomizado),conlleva unas importantes

ventajas que favorecen eldesarrollo de lasposteriores etapas delproceso de fabricacin.Una de las ventajas ms

importantes es la obtencin de grnulos ms o menos esfricos, huecos ensu interior y muy uniformes, lo que confiere al polvo atomizado una elevadafluidez, facilitando las operaciones de llenado de los moldes de las prensasy prensado de piezas de gran formato.

Otras ventajas a destacar son la consecucin de dos operaciones, secado y

granulacin, a la vez y con el mismo equipo. Por otra parte el control de lasvariables del proceso presentan una gran simplicidad aunque, debe tenerseen cuenta, la elevada rigidez en las condiciones lmites de operacin, quevienen impuestas por las caractersticas geomtricas y constructivas de lainstalacin. Adems cabe destacar el carcter continuo del proceso, por loque puede ser automatizado.

En cuanto al coste energtico de este proceso de secado es muy elevadopero se consigue aumentar la rentabilidad del mismo, por elaprovechamiento del calor de los gases y generacin de electricidadmediante la implantacin de turbinas de cogeneracin.

Amasado.

El proceso de amasado consiste

en el mezclado intimo con agua

de las materias primas de la

composicin de la pasta, con

esto se consigue una masa

plstica fcilmente moldeable

por extrusin.

1. Conformacin de laspiezas.


7/15

Prensado en seco.El procedimiento predominante de conformacin de las piezas pieza es el

prensado en seco (5-7% de humedad), mediante el uso de prensas

hidrulicas. Este procedimiento de formacin de pieza opera por accin deuna compresin mecnica de la pasta en el molde y representa uno de los

procedimientos ms econmicos de la fabricacin de productos cermicos

de geometra regular. El sistema de prensado se basa en prensas

oleodinmicas que realizan el movimiento del pistn contra la matriz por

medio de la compresin de aceite y presentan una serie de caractersticas

como son: elevada fuerza de compactacin, alta productividad, facilidad de

regulacin y constancia en el tiempo del ciclo de prensado establecido.

Polvo insertado en la prensa polvo prensado de baldosa

terminada

Las prensas se han desarrollado mucho en los ltimos aos y son equipos

con automatismos muy sofisticados fcilmente regulables y muy verstiles.

Prensa moderna control digital de la prensa


8/15

Extrusin.

Bsicamente el procedimiento de

con formacin de pieza por extrusin

consiste en hacer pasar una columna

de pasta, en estado plstico, a travsde una matriz que forma una pieza

de seccin constante. Los equipos

que se utilizan constan de tres partes

principales: el sistema propulsor, la

matriz y la cortadora. El sistema

propulsor ms habitual es el sistema

de hlice.

Secado de piezas conformadas.

La pieza cermica 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 coccin y, en su caso, esmaltado se desarrollen

adecuadamente. En los secaderos que normalmente se utilizan en la

industria cermica, el calor se transmite mayoritariamente por conveccin,

desde gases calientes a la superficie de la pieza, participando ligeramente

el mecanismo de radiacin desde dichos gases y desde las paredes del

secadero a dicha superficie.

Por lo tanto, durante elsecado de piezas

cermicas, tiene lugar

simultnea y

consecutivamente un

desplazamiento de agua a

travs del slido hmedo y

a travs del gas. El aire que

se utiliza debe ser lo

suficientemente seco y

caliente, pues se utiliza, noslo para eliminar el agua

procedente del slido sino

tambin para suministrar la

energa en forma de calor, que necesita esa agua para evaporarse.

Actualmente el secado de las piezas se realiza en secaderos verticales u

horizontales. Tras el conformado de las piezas stas 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 transmisin de calorentre el aire y las piezas es el de conveccin.


9/15

En los secaderos verticales las

piezas se colocan en planosmetlicos, formando entre

varios planos diferentes

unidades denominadas

habitualmente cestones. El

conjunto de cestones se mueve

por el interior del secadero

verticalmente, entrando el

conjunto cestn-pieza en

contacto con los gases

calientes. Normalmente latemperatura en este tipo de

secaderos es inferior a 200C y

los ciclos de secado suelen estar entre los 35 y 50 minutos.

La concepcin 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 porencima 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 mxima en este

tipo de instalaciones suele ser mayor que

en el caso de los secaderos verticales

(alrededor de los 350C) 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 disposicin de las piezas dentro delsecadero y a la menor masa trmica.

La emisin resultante de la operacin de secado es una corriente de gases a

temperatura del orden de los 110C y con muy baja concentracin de

partculas en suspensin arrastradas de la superficie de las piezas por esta

corriente.

Coccin o cocciones, con o sin esmaltado.En los productos no esmaltados, tras la etapa de secado se realiza la

coccin. Asimismo, en el caso de productos esmaltados fabricados por


10/15

bicoccin, tras el secado de las piezas en crudo se realiza la primera

coccin.

Esmaltado.

El esmaltado consiste en la aplicacinpor distintos mtodos 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 tcnicas y

estticas, tales como:

impermeabilidad, facilidad de

limpieza, brillo, color, texturasuperficial y resistencia qumica y

mecnica.

La naturaleza de la capa resultante es esencialmente vtrea, aunque incluye

en muchas ocasiones elementos cristalinos en su estructura.

Esmaltes: Preparacin y aplicacin. Decoracin.El proceso de preparacin de los esmaltes consiste normalmente en

someter a la frita y aditivos a una fase de molienda, en molino de bolas dealmina, hasta obtener un rechazo prefijado. A continuacin se ajustan las

condiciones de la suspensin acuosa cuyas caractersticas dependen del

mtodo de aplicacin que se vaya a utilizar. El esmaltado de las piezas

cermicas se realiza en

continuo y los mtodos

de aplicacin ms

usuales en la

fabricacin de estos


11/15

productos cermicos son: En cortina, por pulverizacin, en seco o las

decoraciones.

La serigrafa es la tcnica mayoritariamente

utilizada para la decoracin de baldosas

cermicas, debido a su facilidad de aplicacin enlas lneas de esmaltado. Esta tcnica se utiliza

tanto en monococcin como en bicoccin y

tercer fuego, y consiste en la consecucin de un

determinado diseo que se reproduce por

aplicacin 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 nicamente el dibujo que se va a reproducir. Al pasar sobre la

pantalla un elemento que ejerce presin (rasqueta), se obliga a la pastaserigrfica a atravesarla, quedando la impresin sobre la pieza.

Control de calidad

Posteriormente se realiza control de calidad registrando datos sobre varias

baldosas producidas con el fin de saber si el

proceso se sigue realizando de forma

correcta y caso contrario se modifica el

proceso y se desechan aquellos productos

que no cumplan con los requerimientos decalidad necesarios para ser ofertados en el

mercado debido a daos o errores de

fbrica.

Las medidas principales son su dureza y

valorando su peso .


12/15

Para el reconocimiento de las diferentes cermicas se debe realizar

registros que permitan reconocerlas para posteriormente proceder al

traslado de las mismas al horno donde sern calentadas.

2. Coccin de las piezas.La coccin de los productos

cermicos es una de las

etapas ms importantes del

proceso de fabricacin, ya que

de ella dependen gran parte

de las caractersticas del

producto cermico: resistenciamecnica, estabilidad


13/15

dimensional, resistencia a los agentes qumicos, facilidad de limpieza,

resistencia al fuego, etc.

Las variables fundamentales a considerar en la etapa de coccin son, el

ciclo trmico y la atmsfera del horno, que deben adaptarse a cada

composicin y tecnologa de fabricacin, dependiendo del productocermico que se desee obtener.

Coccin rpida.La coccin rpida de las baldosas cermicas, actualmente predominante, se

realiza actualmente en hornos monoestrato de rodillos, que han permitido

reducir extraordinariamente la duracin de los ciclos de coccin hasta

tiempos inferiores a los 40 minutos, debido a la mejora de los coeficientesde transmisin 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 coccin es aportado por quemadores

gas natural-aire, situados en las paredes del horno. Los mecanismos

principales de transmisin de calor presentes durante este proceso son la

conveccin y la radiacin.


14/15

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 duracin del ciclo de coccin, reduciendo el consumo

energtico y aumentando la flexibilidad de stos hornos respecto a losanteriormente empleados para este proceso.

Los gases calientes resultantes de la operacin de

coccin se emiten a la atmsfera por dos focos

emisores. Por una parte los humos procedentes de la

zona de precalentamiento y coccin, 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 coccin se

componen principalmente de sustancias procedentes de la combustin y

compuestos gaseosos de carcter contaminante procedentes de la

descomposicin de las materias primas y partculas de polvo en suspensin.

En cuanto a los humos de la etapa de enfriamiento se trata de aire caliente,

pudiendo contener partculas de polvo.

3. Clasificacin y embalado.

Por ltimo con la etapa de clasificacin y embalado finaliza el proceso defabricacin del producto cermico.

La clasificacin se realiza mediante sistemas automticas con equipos

mecnicos y visin superficial de las piezas. El resultado es un producto

controlado en cuanto a su regularidad dimensional, aspecto superficial y

caractersticas mecnicas y qumicas.

El operario se encarga de realizar una

inspeccin visual y mediante la ayuda de


15/15

sensores le permiten clasificar las diferentes baldosas usando marcas que

se realizan usando tinta no visible y censadas mediante sensores.

Posteriormente se forman el grupo de baldosas en la apiladora para luego

proceder al empaque mediante una mquina que usa los cartonesdiseados para este fin.

Posteriormente se las clasifica para proceder a su almacenamiento con el

fin de alistarlas para el traslado a los diferentes puntos del pas. Este

proceso se realiza mediante la ayuda de un brazo robtico el cual facilita el

traslado de los paquetes de baldosas y es ayudado por una operaria.

20696439 Proceso de Fabricacion de Baldosas Ceramicas

Documents

Transcript of 20696439 Proceso de Fabricacion de Baldosas Ceramicas