EL HORNO DE RODILLOS Y SU INFLUENCIA SOBRE LA PLANARIDAD DEL PRODUCTO FINAL.

Loris Lorici

Sacmi Imola - Italia

Licenciado en Ingeniería Mecánica por la Universidad de Buenos Aires (1.960) y Bolonia (1 962)

1961 - 1965 Técnico en Ceramica Marazzi, Sassuolo

1965 - 1968 Director Técnico de Ceramica Gaya-Marazzi, Castellón

1968 - 1987 Director Técnico del Grupo de las Cerámicas Marazzi

1988 - 1991 Director Técnico de Sacmi imola, italia

1989 - 1993 Presidente Sacmi Forni-Casalgrande (RE), italia

Actualmente asesor a la dirección industrial.

RESUMEN

Producir calidad significa también conocer y controlar los procesos tecnológicos y las máquinas en ellos utilizadas. El horno de rodillos es, en las actuales tecnologías, la máquina que más ha influido sobre los factores cantidad y calidad de la producción.

La planaridad de los objetos es también función del horno empleado y de su correcta regulación.

Quien escribe, partiendo de las elementales consideraciones de orden teórico establece un camino ideal entre la necesidad de cocer un simple azulejo y los modernos hornos industriales. Son puestas en evidencia las distintas solicitaciones térmicas, mecánicas y dilatométricas y su influencia sobre la planaridad final.

l. INTRODUCCION

Antes de comenzar quisiera agradecer a los organizadores del Congreso por haberme dado la posibilidad de participar nuevamente en forma directa en esta nueva edición de Qualicer 94.

El tema del Congreso, la calidad de los productos cerámicos es efectivamente siempre interesante, de actualidad y hoy más que nunca, de prioritario interés por parte de todos los productores, de cualquier dimensión, tipología y lugar.

La evolución tecnológica y técnica, sobre los procesos y las máquinas utilizadas, generalizada y comprobada en sus esquemas fundamentales y de concepto, ha permitido de hecho fabricar cantidades cada vez mayores con altas productividades especificas en todos los centros industriales. Más que permitido, ha obligado a la empresa productora a obtener estas cantidades so pena de la no total utilización de la capacidad productiva de las máquinas componentes del proceso tecnológico.

Calidad y cantidad son, sin embargo, dos variables muy distintas. Las tecnologías y las máquinas se adquieren directamente, modernas y renovadas, y las mismas permiten en tiempos breves, utilizando experiencias ajenas, producciones potenciales en línea con los mejores competidores. No es así, si no más bien al contrario, en lo que concierne a las eficiencias productivas y, sobretodo, a la continuidad en la calidad de los productos finales. Muchísimas empresas en todas partes del mundo, se encuentran hoy con condiciones de deber aumentar eficiencias y calidad de base en las propias instalaciones, nuevas y bien proyectadas pero no correctamente conducidas (factor cuantitativo) ni bien utilizadas en relación a las variables tecnológicas y de proceso (factor cualitativo).

En acuerdo con el tema propuesto nos proponemos pues dedicar particular atención a la calidad del producto en especial relación con una de las máquinas más importantes del ciclo: el horno de rodillos.

Esta máquina ha sido, sin duda, en estos últimos aios la que mayormente ha influido sobre la actual producción. Otras unidades, tanto más cuanto más importantes, han sido potenciadas y mejoradas bajo todos los aspectos manteniendo sin embargo sus características conceptuales. El horno de rodillos, al contrario, ha modificado completaniente el oconcepto de coccióno eliminando la defectología propia de las viejas cocciones e introduciendo otra, no más simple, aunque, en apariencia, más evidente y velozmente controlable.

Hablaremos de hornos de rodillos y de los azulejos que lo utilizan. Y nos referiremos en detalle a la planaridad de los mismos, característica esta típica y propia de tales máquinas térmicas.

"Cocer en plano" una sola pieza significa contar con la posibilidad de ceder y recibir calor a y de cada centímetro cuadrado de superficie, de forma veloz y conveniente.

Pero significa también controlar mayormente las deformaciones geométricas que la pieza única, sin más vínculos exteriores de soporte o de recíproca influencia de carga, termina con evidenciar más libremente.

Lo haremos, o intentaremos hacerlo, utilizando el lenguaje más simple posible, dando mayor importancia a los enunciados conceptuales que a las evaluaciones cuantitativas si no son indispensables a la comparación recíproca de los varios aspectos considerados.

Esto es necesario porque uno de los principales problemas de nuestra industria es por cierto el de la diversidad existente entre una bibliografía más que detallada a nivel teórico y universitario de base (Espaia es autor principal), y una realidad operativa en la mayor parte de los casos en países lejanos de los centros mayores, decisivamente menos preparada, con base empírica y dirigida directamente por las situaciones locales de mercado a la obtención fácil y veloz de resultados económicos inmediatos. Variaciones de tales situaciones, exceso temporal de oferta y necesidad de mayores exportaciones, entre

otros, terminan de hecho con alterar fuertemente imposiciones productivas en apariencia correctas poniendo en evidencia aproximaciones de base no suficientemente orientadas a la intrínseca mayor calidad de los productos ofrecidos.

A tal propósito, es opinión de quien les habla que el concepto de calidad no represente un valor absoluto sino la expresión de una relación entre el bien ofrecido y el relativo precio.

utilidad de lo ofrecido Calidad = K

precio de adquisición

En un determinado período de tiempo, en un nuevo mercado, una determinada producción, basada sobre el solo precio, puede representar la correcta calidad.

Es suficiente recordar el concepto de calidad no pagada; expresión de un valor absoluto cualitativo no necesario ni por tanto pagable en esas particulares situaciones. Hoy tales situaciones de orden comercial cambian velozmente sobretodo en países de reciente industrialización, más rápidamente que la misma capacidad de las empresas de trasformarse y conducirse distintamente en función de las mayores calidades requeridas.

Años atrás una importante casa automovilística vendía en España automóviles de un cierto valor y el correspondiente libro de manutención tenía escrito en primera página.

La calidad no es una casualidad

Es por el contrario un modo de ser todo particular, un modo de "pensar" y querer la propia producción.

2. DESARROLLO

Dicho esto como premisa empecemos observando la Fig. l . Representa un azulejo no esmaltado, de material uniforme, térmicamente inerte y ponderalmente estable. Lo imaginamos suspendido en el espacio y sometido a calentamiento con At -+ cero (tiempo = m)

Se presenta con la misma temperatura en todos sus puntos. Perfecto y perfectamente libre de cualquier tensión. Es una condición que lamentablemente veremos pocas veces. Cocer significa también romper equilibrios y crear otros. Veamos de citar algunos:

Las figuras 2a y 2b representan el mismo azulejo calentado solo por convección pero ya no con At + cero sino con un At finito y controlado. Hemos empezado a cocerlo.

En este caso, con las suposiciones consideradas, la temperatura de cada punto del mismo es función del calor recibido del exterior a través la superficie de contacto y el calor que el mismo trasmite a su interior, en este caso por conductibilidad térmica.

En el caso específico y adoptando:

Calor especifico = 0,25 kcal/kg "C

Para el formato 30 cm X 30 cm espesor 10 mm. obtenemos:

temperatura de las puntas 294OC temperatura en superficie, centro 254OC temperatura en el centro del azulejo 2 1 3OC

Que es decir:

entre superficie y centro 41 "C entre puntas y centro 8 1 "C

Es solo un ejemplo por demás extremadamente reductivo porque considera constante (que no lo es) pero suficiente para demostrar como ya un t finito termina por provocar necesariamente diferencias de temperatura, debidas al espesor y a la forma de la pieza, es decir, al hecho de ser plaqueta, o una porción de placa.

El diagrama de figura 3, el termodilatométrico nos dice también como a cada temperatura corresponde una definida magnitud geométrica, o si se prefiere, una deformación (variación) respecto a una medida nominal, y todos sabemos, recordando los aios escolares, que a una deformación impedida corresponde una tensión, siendo:

o = (tensión) = ( f ) 6 = deformación

(f) Función muy compleja para los productos cerámicos, lineal para productos cocidos, a temperatura ambiente, así como para los metales en el campo elástico.

Estamos diciendo: O el azulejo se deforma libremente o resulta temporalmente tensionado.

Es nuestro caso (secado), el azulejo resulta tensionado. Los bordes, más calientes, tienden a alargarse, el cuerpo central lo impide de alguna medida y los mismos resultan sometidos a compresión. La mayor resistencia del material a la compresión que a la tracción explica porque no es tan fácil romper azulejos en precalentamiento.

De todas formas, un At finito evidencia desde el primer momento el factor forma del objeto a calentar con las correspondientes tensiones provocadas.

Las figuras 4a y 4b representan la vista y la sección del mismo objeto calentado esta vez solo por radiación, por arriba y por debajo.

Es otro caso puramente teórico. A diferencia del anterior observamos solamente tensiones interfaciales, funciones solo del espesor y no del factor forma. Las diferencias calculadas, con las suposiciones ya descritas, son del orden de 40 +- 50°C.

Son ejemplos indicativos. Para poner en evidencia el distinto modo de calentar el mismo objeto.

En la práctica no tendremos solo convección o solo radiación sino un calentamiento mixto, prevaleciente el uno u otro en función de la máquina utilizada y de las temperaturas deseadas.

Tendremos también en la realidad diferencias de temperatura sensiblemente superiores a las hasta ahora calculadas.

Todos los programas de este tipo, utilizados con ordenador, indican siempre valores menores que los observados directamente.

La razón consiste en el hecho de haber supuesto nuestro azulejo constituido por:

- material uniforme

- térmicamente inerte

- ponderalmente estable

lo que representa un bonito ejercicio de cálculo, pero lejano de la realidad.

Las figuras 5 y 6 evidencian estas consideraciones diciendo que subsisten en el material intercambios de energía térmica y perdidas materiales de un cierto interés en función, como ya se ha dicho de los varios materiales considerados. Son análisis conocidos por todos.

Diremos además que los nuevos equilibrios térmicos, en estos casos, serán determinados por el calor que el cuerpo recibe a través su propia superficie y el calor que el mismo trasmite a su interior no ya por conductibilidad sino por difusión.

El término difusión térmica se encuentra en un articulo de W.H.Holmes del 1969, donde el autor se preguntaba porqué era posible la cocción rápida.

El mismo considera el efecto conjunto de la conductibilidad, de la densidad y del calor especifico del material ya no considerado como constante sino como expresión de un balance energético y ponderal, función del material y de las reacciones que lo interesan en cada momento.

El valor es determinable experimentalmente y explica porque las diferencias de temperaturas practicas no son de calculo fácil.

Las figuras 7-8-9- 1 0- 1 1 - 12- 13, relativas a distintos materiales, representan en la parte superior los diagramas termodiferenciales y termoponderales ya citados y en la parte inferior las variaciones indicativas sobre las diferencias anteriores.

Los valores se comentan por si mismos. Notar en cada caso la influencia del carbonato de calcio y de la caolinita respecto a materiales térmicamente más inertes y no sujetos a sensibles perdidas de peso.

Repetimos, son solamente diagramas indicativos, sin ninguna presunción de tipo cuantitativo.

Podemos entonces decir en conclusión que el solo hecho de utilizar verdaderas materias primas y tratar de calentarlas lleva en todo caso a situaciones bien distantes de posiciones de equilibrio, alcanzables solamente y, no siempre, a la conclusión del ciclo térmico completo.

Estamos todavía bien lejos del horno que tanto nos interesa. Tenemos por el momento un azulejo tensionado, a distintas temperaturas, pero suspendido en un espacio ideal.

De todas formas absolutamente plano; si quisiésemos deformarlo en el sentido de hacerlo cóncavo o convexo, con curvaturacasi uniforme, no deberíamos hacer otracosa que calentarlodiferentemente en sus dos caras, superiore inferior. En ausenciadedeformaciones plásticas la alternanciadecalentamientos distintos en sus caras provocaría solamente deformaciones transitorias y recuperables. Hasta ahora el problema de la planaridad no se produce.

Pero deberemos aprender también a soportarlo y transportarlo. Quien ha tenido ocasión de seguir la evolución de la industria en estos últimos aios sabe muy bien que se ha llegado al rodillo como elemento de trasporte después de muchas otras experiencias ligadas a otros hornos y otros elementos de soporte.

La figura 14 (el dibujo representaun azulejo parado, en enfriamiento), nos muestra nuestraplaqueta (porque todavía no es un azulejo), todavía no sostenida por los rodillos. Esta solo cerca de ellos pero no los toca. Los roza solamente.

Esto nos permite de verificar el EFECTO-REJA producido por los rodillos sobre la plaqueta considerada sin peso. El EFECTO-PESO lo trataremos en un segundo tiempo.

La figura 15 es solo esquemática. Vemos en seguida por la primera vez un elemento de disimetría. La presencia de los rodillos introduce un factor fuertemente molesto y por demás orientado.

Para la radiación representan un obstáculo y también lo constituyen para los flujos aeriformes responsables del calentamento por convección.

En otras palabras, si no fuesen así indispensables, no los usaríamos nunca.

Pero están allí, veamos que provocan.

En el instante dibujado, la plaqueta oapoyao sobre tres pequeias vigas, de longitud L, altura S y ancho X. Están indicadas con el color rojo. Otras tantas podemos imaginar en el otro sentido; son las coloreadas en verde.

Calentamos ahora la plaqueta desde arriba y desde abajo. Por lo que toca la parte superior estamos en los casos anteriores. Por lo que hace a la parte inferior nos encontramos con la presencia de los rodillos, presencia aportadora de un primer elemento de disimetría.

La plaqueta ya no es igual en sus dos caras. Veamos una sola vigueta, L.S.X. En este caso que el rodillo favorezca o reduzca el calentamento poco o nada interesa. La vigueta tiende a cambiar su longitud en L f AL1 -2 y su espesor como queda evidenciado en la figura, son valores pequeios pero siempre presentes.

Recordemos una vez más que la plaqueta no toca los rodillos. La deformación diferenciada en longitud L f ALI-2 resulta impedida mayormente por parte del restante cuerpo central mientras la deformación provocada en su espesor es libre de producir su efecto libremente.

Idéntico contraste que, en longitud, afecta las deformaciones de las viguetas longitudinales en sus puntos osobreo los rodillos.

El resultado de todo esto, (quien escucha tendrá, si lo desea, mayor tiempo para considerar este punto), es que la plaqueta, calentada distintamente o no por sus caras, se deforma más fácilmente en el sentido del avance que en el transversal. La sola presencia de los rodillos provoca por tanto una disimetría en las curvaturas de los lados igualando a pares los laterales y las posiciones delante, y trasera.

La misma figura 15 indica esquemáticamente estas distintas deformaciones. A paridad de dimensiones, los lados estarán más deformados que el frente y la parte posterior de la plaqueta.

Tratemos ahora de apoyar la pieza sobre los rodillos para ver qué sucede. Haciéndolo así nos acercamos más a la realidad y a nuestros hornos. Para efectuar estas ulteriores consideraciones tendremos necesariamente que renunciar en parte a lo que el máximo rigor técnico exigiría y adoptar modelos ilustrativos más simples.

No consideraremos la plaqueta como una pequeia placa ni la consideraremos curvada sino casi rectilínea. Por lo demás serán examinadas solo algunas posiciones recíprocas plaqueta-rodillos. Como ya se ha dicho anteriormente lo importante es presentar conceptos.

El factor peso es tenido en consideración.

La figura 16 nos indica, en el caso genérico considerado, que apenas el objeto tiende a deformarse, por razones térmicas en el sentido de la concavidad, aparecen tensiones capaces de un cierto efecto de autoenderezamiento en los puntos donde estas últimas superan las necesarias a deformar plasticamente el material.

El caso más simple es el de la plaqueta cóncava apoyada sobre el rodillo en el sentido longitudinal del mismo. El momento y la tensión inducida son máximos en su punto central. El valor de la tensión es - K L2/S. Aumenta con el cuadrado de la longitud y es inversamente proporcional al espesor.

Recordemos este detalle: L2lS lo encontraremos varias veces.

Nótese como para un azulejo 15cm X 15cm X 0,5cm se encuentra un valor relativo 450 mientras paraun 30 cm X 30cm X 0,8cm se encuentra el valor 1 1 25. La misma figura nos dice también que la misma curvatura considerada sobre los rodillos en el sentido longitudinal del horno, dispuestos con paso p nos da por el contrario dos valores principales:

Sobre el rodillo: - WS (L - P ) ~ (A)

En la posición central: K LIS (2p - L) (B)

Siendo p siempre positivo tendremos que el valor (A) será siempre menor que el del caso anterior mientras la tensión en el punto central resultará proporcional a (2p - L).

Es decir: cuando p = 0,5 L, el momento y la tensión en el punto central son nulos. El efecto autorectificante es nulo. Al aumentar L, siendo p constante, el valor (2p - L) se hace negativo y el efecto citado aumenta.

Podemos decir entonces que el efecto o la capacidad de autorectificarse es mayor para los lados de avance que para los laterales.

Es suficiente comprobar con algunos ejemplos numéricos. Recordar también que estamos siempre considerando una plaqueta con los lados iguales.

Muy interesante resulta verificar que sucede en los formatos rectangulares.

Veamos un azulejo de 15 cm X 20 cm X 0,5 cm. Tendremos:

Delante - atrás: 450k (Lado 15) Sobre rodillos: 450k (Lado 20) Sobre rodillos - central: 400k (Lado 20) valores bastante similares.

Mientras que un formato 20 cm X 30 cm X 0,7 cm obtiene:

Delante - atrás: 57 1 k (Lado 20) Sobre rodillos: 892k (Lado 30) Sobre rodillos - centro: 857 (Lado 30).

El fenómeno se invierte. El efecto rectificante es ahora mayor en el sentido longitudinal del horno, pero por el solo hecho de considerar un formato de lados no iguales.

Por otra parte 2011 5 = 1,33 y 30120 = 1 ,S. Los formatos rectangulares con relación entre lados mayor de 1,33 son efectivamente los que más atención necesitan.

La misma figura 16 evidencia también el caso opuesto, cuando la plaqueta, siempre por razones térmicas, tiende a deformarse en el sentido de la convexidad.

Igual que antes el efecto rectificante, a igualdad de lados, es mayor en los de avance (delante- detrás).

Obsérvese como el dibujo en figura representa para los lados de avance unaconfiguración constante, siempre igual en cada momento, mientras la dibujada en sobreimpresión relativa a los laterales representa solamente una posición y muy particular. El resultado es bastante intuitivo.

Una primera conclusión es obligatoria. (Siempre con lados iguales).

Sea por el EFECTO-RE JA (como lo hemos llamado) de los rodillos, sea por el efecto combinado peso-deformación térmica inducida, los lados paralelos al horno resultan siempre más deformables que los transversales. Tener sin embargo presente que el efecto rectificante, cuando se presente, porque podría no encontrarse, para L pequeñas, S grandes y materiales con altas porosidades, induce siempre deformaciones a distinto radio de curvatura. Las peores.

Es una primera motivación que debería orientarnos a no exagerar con las distintas condiciones de cocción encima y debajo del plano de carga.

Tenemos los rodillos porque no podemos quitarlos, las condiciones citadas deben entonces ser distintas pero solamente para reducir al máximo la presencia no deseada de tales obligados soportes.

En caso contrario, la misma elasticidad operativa del horno (en el sentido que puede considerarse como dos máquinas térmicas, una sobre la otra) terminaría por reducir y nunca eliminar completamente defectos que se pueden quitar de otro modo. Un error no debe ser corregido con otro error.

Volveremos luego sobre esto.

El tiempo pasa y tenemos todavía mucho que agregar. Veamos el enfriamiento. Supongamos que hemos cocido bien nuestra plaqueta, en modo uniforme y con las propiedades mecánicas requeridas. La enfriamos utilizando el método más común. La oinvestimoso con aire más frío. Todo fácil. ¿Es así? Veamos en detalle.

La figura 17 nos da indicación de los puntos de referencia utilizados en el nuevo ejemplo que presentamos con la ayuda del calculador inicial.

Las figuras 18 y 19 evidencian las temperaturas en cada uno de estos puntos en función del tiempo trascurrido (en segundos) para dos plaquetas 30cm X 30cm X lcin y 30cm X 30cm X 1,5cm.

Con las siguientes condiciones:

Densidad: 2100 kg/ml

Calor especifico: 0,25 kcal /K°C

Y en este caso sin las suposiciones anteriores, el material bien cocido ya es:

Uniforme

Térmicamente inerte

Ponderalmente estable

y el método de calculo más cercano a la realidad. Examinemos la plaqueta 30 cm X 30cm X 1 cm (Figura 18). La diferencia de temperatura entre centro cuerpo y centro superficie es aproximadamente de 4OW5O0C y se mantiene suficientemente constante.

La diferencia respecto al borde es por el contrario de 140 + 150°C ya después de 45 segundos y permanece así también a temperaturas del orden de la mitad de las iniciales.

Son diferencias más que evidentes y observándolas es fácil entender porque los azulejos presentan, en la primera fase del enfriamiento, un borde oscuro, como el marco de un cuadro ficticio. Y también porque en enfriamiento ya no es difícil romper azulejos. Al contrario del primer ejemplo, en este caso la deformación impedida del borde respecto al centro origina en los mismos esfuerzos de tracción. Nótese además qué significado tiene en este caso la frase; cuando tengo el objeto a 573°C debo enfriar con más cuidado. ¿573"? ¿Dónde?

Hay que aclarar que todavía esta plaqueta ha sido enfriada sola. Hasta ahora hemos estudiado siempre una sola plaqueta. ¿Por qué?

Para demostrar más claramente las enormes ventajas que se obtienen en precalentamiento, en cocción y sobretodo en enfriamiento colocando las plaquetas una junto con la otra. Sin solución de continuidad y lo más cerca posible.

Es mucho más importante de lo que parece. Muchísimos defectos resultan amplificados por otapiceso de azulejos no uniformes y perfectos. Por otra parte no tan fáciles de obtener si no es contando con una movimentación de rodillos adecuada y de extrema maniobrabilidad. Haciéndolo así veríamos reducidas las diferencias sobre los bordes a menos que las de las laterales en los extremos de la carga.

Sobre estos, los movimientos aeriformes en sentido vertical son provocados solamente por las diferentes condiciones ya citadas y criticadas. Esto sucede también porque no sólo hemos idealmente dispuesto una plaqueta junto con otra sino también porque las hemos encerrado en un espacio físico. Nuestro horno. Hemos recorrido este camino ficticio para recordar, siempre regulando un horno industrial, como lo haríamos en función de las exigencias elementales de los materiales a tratar.

Hasta ahora, de un modo o de otro, sólo hemos cocido bizcocho o gres porcelánico. Ahora deberemos esmaltar nuestra plaqueta y por una parte sola, la superior.

introduciendo así otro factor de disimetría, el calentamento de la cara superior de nuestro azulejo, (ahora si que lo es), resulta condicionado también por parte de este nuevo elemento: el esmalte.

Y todos sabemos cuan justo y necesario ha sido esto.

Seguramente lo ha sido hasta ahora. Que lo sea o no todavía es por lo menos discutible, al menos en una medida mínima. Decimos: es necesario calentar sobretodo debajo del plano de carga para reducir y10 contener los efectos provocados por los gases originados por la cocción a través de la cara superior y del esmalte mismo. Porque los esmaltes iniciaban la fusión, es decir perdían permeabilidad, antes que tales flujos cesasen (digamos así).

Habíamos convenido en utilizar un lenguaje simple y sencillo. Hoy los soportes son más o menos los mismos, los esmaltes son por el contrario profundamente distintos. Los esmaltes actuales (y estamos en un país que los produce) tienen temperaturas de inicio de fusión mucho más elevadas y hasta estos valores los mismos se mantienen porosos y permeables. Su correcta utilización, precisa función del material del soporte y de su ciclo térmico, reduce en sus mínimos términos la anteriormente descrita y recordada necesidad, a toda ventajade launiformidad de cocción, real y no ficticia, y de su planaridad final. (Aparte consideraciones sobre el valor absoluto de la temperatura máxima).

Recordemos un instante la figura 9.

Es fácil imaginar donde podría estar escondido en el espesor del azulejo un eventual residuo de este todavía no descompuesto material, precalentado en el modo citado.

(No tenemos tiempo para continuar sobre este interesante tema porque nuestro objetivo principal es tratar los aspectos dilatométricos de esta nueva bi-lámina soporte-esmalte.)

Hemos dicho bi-lámina. Es así, nuestra plaqueta original se ha vuelto más compleja. Sobre ella, aportadora de resistencia mecánica, ha sido depositado un segundo estrato de material distinto que aporta estética y compactabilidad.

Cada material, soporte y esmalte, con sus propias características dilatométricas y sus propios diagramas temperatura - tiempo. Que no son iguales. Porque no pueden serlo, y si lo fuesen no seria correcto.

Veamos que sucede en estas bi-láminas teniendo como objetivo el resultado geométrico final.

Estudios sobre sus tensiones y las influencias recíprocas de los dos cuerpos durante la cocción y el enfriamiento han sido desarrollados en otras ocasiones incluso, y por demás muy en detalle, en ediciones anteriores de este mismo congreso. Los recordamos y a ellos remitimos quien desee profundizar. Por parte nuestra examinaremos que sucede en nuestra máquina, el horno, siempre en función de la planaridad del producto.

La figura 20 indica los aspectos dilatométricos de un soporte (C) y de un esmalte (E). El punto Ts representa la temperatura a la cual los dos elementos de la bi-lámina se unen en uno solo, se ha llamado punto de acoplamiento. Significa simplemente que en este punto los dos distintos materiales se sueldan entre si. En el caso dibujado el azulejo final resultaría perfectamente plano. Porque, independientemente de la forma de las dos curvas dilatométricas, los dos puntos Ts y el origen de abscisas- ordenadas coinciden. A este propósito la teoría dice que la flecha de un azulejo deformado (cóncavo- convexo) por razones de acoplamiento con el esmalte obedece a la expresión:

Donde Kr es función de los espesores de los dos componentes y de los relativos módulos de elasticidad, AC es la diferencia entre las libres contracciones de los mismos hasta temperatura ambiente. Seria como escribir:

En el caso dibujado, AC = Cero y por tanto F = O. Azulejo plano. Nótese como también en este caso aparece el termino LqS. Recordar de todos modos que aquí estamos hablando de flechas mientras anteriormente tratábamos de tensiones.

La figura 21 expone el caso más común. Los dos cuerpos tienen, a la temperatura Ts, la misma longitud pero a temperatura ambiente el esmalte resultaría más largo que el valor AC. El soporte siendo

más pequeio que dicho valor. Esto se traduce en un azulejo convexo, evidentemente tensionado y con una flecha evaluada por la formula anterior:

La figura 22 nos muestra un caso distinto. Las dos curvas dilatométricas son las mismas de la figura 20 pero el punto de acoplamiento o soldadura se obtiene cuando el esmalte y sus puntos de contacto están a temperatura Ts mientras el remanente soporte esta a temperatura superior. Es el típico caso provocado por los enfriamientos rápidos.

Vemos como, por una razón u otra estamos examinando, productos finales planos o convexos (no tratamos el producto cóncavo por evidentes razones), con flecha = K.L2/S.AC pero con curvatura constante. Con radio único.

Pero la práctica industrial nos dice que muchas veces nos encontramos con deformaciones más complejas, no a radio constante sino con curvaturas compuestas, incluso de signo opuesto. Típico caso el azulejo convexo en su parte central y cóncavo en sus extremidades. Caso clásico y muy común.

¿Cual es su origen? La causa principal no es el efecto reja de los rodillos ni tampoco la distinta dilatación AC del soporte y del esmalte. Estos dos factores originan piezas con curvatura casi uniforme. Quien origina curvaturas diferenciadas es el efecto auto-rectificante anteriormente tratado y .... el enfriamiento de figuras 18-19. O las dos causas actuando a la vez.

Imaginemos viendo otra vez las fig 18-1 9, que sucede desde el punto de vista de la temperatura de acoplamiento Ts, recordando el caso de fig.22. Evidentemente enfriamientos muy rápidos, con formatos grandes y rectangulares y con espesores limitados pueden provocar o aumentar deformaciones como las citadas.

Las condiciones de acoplamiento son evidentemente distintas en los bordes, cerca de ellos y en el directo cuerpo central. Es un buen ejercicio de imaginación.

Y volvamos al efecto auto-rectificante. ¿Tiene alguna relación con los coeficientes de dilatación soporte-esmalte? Muy probablemente. Con el esmalte si, seguramente.

Porque sin el esmalte, sin sus necesidades otipo permeabilidad0 y sus diferencias dilatométricas respecto al soporte no habría razón de provocarlo. No habría motivo de accionar térmicamente condiciones de cochura tan distintas debajo y arriba del plano de carga o de cocción.

Lo que en realidad sucede es que se quiere generalmente controlar o reducir un defecto originado por un AC que provoca demasiada convexidad, con una curva de cocción cuyo fin es a la obtención en zona final de cochura, antes del enfriamiento, de azulejos más o menos cóncavos.

Es como decir: cóncavo + convexo = plano.

Qué sucede sin embargo si por:

Cóncavo entendemos: cóncavo + efecto auto-rectificante y por

Convexo entendemos: convexo con distintas curvaturas por exceso de enfriamiento.

El resultado es fácil de imaginar.

La pregunta que se nos pone ahora es una sola. ¿Como reducir este tipo de deformaciones?

Obrando en dos direcciones. Utilizando mejor las máquinas actuales por parte de los productores y tratar de mejorarlas aún más por parte de los constructores.

El productor deberá recordar el camino imaginario que hemos trazado durante esta relación tratando de alejarse de el lo mínimo posible, con arreglo a las siguientes directrices:

- Deberá constituir un conjunto de azulejos, el llamado otapizo, perfectamente alineado y sin soluciones de continuidad. Es mucho más importante de lo que se supone, la figura 23 es suficientemente indicativa. Representa el azulejo de una fila.

- Estudiará en detalle el acoplamiento soporte-esmalte y no solo el acoplamiento dilatométrico sino el general. Esto al fin de poder calentar las dos caras del azulejo sin más vínculos que los producidos por la presencia de los rodillos . Es inútil que en estas ocasiones se hable tanto de punto de acoplamiento y las fabricas dispongan solamente, y ni esto a veces, del coeficiente 3 entre 30.C y 300.C. Es perfectamente inútil. incluso conceptualmente.

- Pondrá atención al formato - espesor - paso rodillos, tipología del producto recordando las expresiones utilizadas y tratara de oreconstruiro instante por instante la planaridad de los azulejos, con o sin esmalte.

- Elegirá un ciclo de cocción que le permita cocer perfectamente todo el material recordando las figuras relativas a los efectos provocados por las distintas materias primas y enfriará el mismo tratando de no originar tensiones que, tarde o temprano, tenderán a reducirse por si mismas, fuera y10 dentro de las cajas de embalaje sumando un defecto a otro. Un ciclo de 25 min puede ser mucho más admisible que otro de 35 min. Depende de que material está compuesto el uno y el otro.

- Deberá conocer mejor el horno, en todos sus detalles y posibilidades. Y no tenerle temor. Sucede demasiadas veces.

- Por su parte, los constructores tendrán que dedicar mayor atención a algunos puntos, también citados anteriormente aun si en forma indirecta.

- Deberán equipar, a parte casos particulares, los precalentamientos simétricamente, debajo y encima del plano de carga. Pequeias diferencias son admisibles pero a veces se exagera.

- Equipararán el horno con quemadores especiales, de un tipo u de otro, en aras de mejorar aún más en lo que toca a constancia de temperatura en la sección del mismo. Los hornos son cada vez más anchos. Probablemente ya demasiado para algunas tipologías.

- Deberán modificar y10 reconsiderar el primer tramo de la sección de enfriamiento. Es opinión de quien les habla quizá sea necesaria una revisión conceptual a este propósito.

- Y porultimo, deberemos, todos, tratar de contener esaenorme (no es exagerado el adjetivo) distancia que hay entre lo dicho en un congreso como QUALICER y lo que efectivamente se encuentra, en demasiadas ocasiones, en las fabricas reales.

Un ejemplo sobre el revestimiento en monococción estaba previsto pero el tiempo se nos ha ido, los cincuenta minutos parecían tantos pero no ha sido así. Lo dejaremos para otra ocasión. Cada uno puede sin embargo hacerlo personalmente. Es suficiente empezar por la figura N.O 3 poniendo particular atención a la parte final del diagrama. Gracias por la atención.

BLIOGRAFIA

l . W.H.HOLMES - "Journal of the British Ceramic Society" - August 1969

2. J.L. AMOROS, A. BLASCO, J.V. CARCELLER, V.SANZ - "Técnica Cerámica" - no. 179

AN ALISIS TERMICA DIFERENCIAL

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I S

iI.AD0.S PARALL LOS) 15 m x IS cm x 0.5 cm uno - -200 K uc - -950 K FJEMPL OS : PLAOUC TA ?O Cm X 20 cm X 0.7 cm D A E -331 K U C -205 K

PASO - 5 cm M cm x 30 cm x O.# cm 024 - -781 K uc - -750 K

f LADOS DIZLANTE - OETRAS I

EJEMPLOS . PLAOKTA 15 cm x 15 cm * 0.5 cm U- 4 5 0 K

? O c r n ~ N ) c m x a 7 c n u- 571 K

M cm x 30 cm x 0.0 cm 0- 1115 K

CASO D

MA . M8 - ZEl?O GA -06 - ZERO M C - & O C -

8 S

FIG. 17

HG. 18

O B C S a 1 i 1 0 I ; L T - 4 ~ 9 CKmCJRLnrXl2s#mL~

L#YW1B13URiIDrriRI# ~ . Y K U L A Y K - - tskmuWc

TEMPERATURA

1 48

d i i a i ~ CASTELL~N (ESPAÑA)

FIG. 21

200 300 400 SM 600 700 800 900

TEMPERATURA

FIG. 22

B w i u 1 ~ 9 4 CASTELLÓN (ESPANA)

FIG. 22