Leccion4.CERAMICAS.PreparacionMateriasPrimas.ppt

ETAPAS
FABRICACION
Diagrama
del proceso
cerámico
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS
LA PREPARACIÓN DE LAS MATERIAS PRIMAS CERÁMICAS (POR
EJEMPLO, PASTAS) ES LA FASE INICIAL DEL CICLO DE
PRODUCCIÓN DE LOS DIVERSOS PRODUCTOS CERÁMICOS
ESTA FASE SE CONSIDERA LA MÁS IMPORTANTE, YA QUE
DETERMINA LAS CARACTERISTICAS BÁSICAS DEL PRODUCTO Y
TIENE IMPLICACIONES EN TODAS LAS ETAPAS DE PRODUCCIÓN
POSTERIORES
EN FUNCIÓN DEL PRODUCTO A OBTENER Y DEL PROCESO
INDUSTRIAL A SEGUIR, LAS PASTAS CERÁMICAS ABARCAN
DESDE UNA SIMPLE ARCILLA SOLAMENTE, HASTA
FORMULACIONES COMPLEJAS CON DIVERSOS COMPONENTES.
LA MAQUINARIA Y EL EQUIPO A UTILIZAR EN LA PREPARACIÓN
DE LA PASTAS SE DETERMINAN AL ELEGIR LAS MATERIAS
PRIMAS.
PREPARACIÓN DE
LAS PASTAS
CERÁMICAS
Métodos de
preparación de
pastas
cerámicas.
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS
Diagrama de flujo de las distintas etapas del proceso de fabricación ladrillos cerámicos
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS
Disposición esquemática de una planta de fabricación de ladrillo cara vista
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS
Disposición esquemática de una planta de fabricación de ladrillo hueco.
CUALIDADES QUE DEBE PRESENTAR UN POLVO CERAMICO
1.- TAMAÑO Y DISTRIBUCION DE TAMAÑOS
2.- FORMA
3.- GRAN PUREZA QUIMICA
4.- GRAN SUPERFICIE ESPECIFICA
5.- GRAN HOMOGENEIDAD FISICA. ESTADO DE AGLOMERACION
(EVITAR LA PRESENCIA DE AGLOMERADOS)
6.- BUENA APTITUD A LA SINTERIZACION
7.- ESTADO DE CRISTALIZACION CONSTANTE
8.- ESTRUCTURA Y QUIMICA DE LA SUPERFICIE
SU COMPOSICION QUIMICA Y MICROESTRUCTURA DEBEN
CONTROLARSE
EL TAMAÑO DE PARTICULA TIENE UN GRAN EFECTO EN LA
SINTERIZACION.
LA VELOCIDAD A LA CUAL DENSIFICA UN CUERPO AUMENTA
DE FORMA SIGNIFICATIVA AL DISMINUIR EL TAMAÑO DE
PARTICULA
UN TAMAÑO DE PARTICULA DE ~1 μm PERMITE ALCANZAR
DENSIDADES ALTAS EN UN PERIODO DE TIEMPO
RAZONABLE, POR EJEMPLO UNAS POCAS HORAS
POLVO CON UNA DISTRIBUCION AMPLIA DE TAMAÑOS
DE PARTICULAS
(POLVO POLIDISPERSO)
-DENSIDADES DE EMPAQUETAMIENTO ALTAS EN LA PIEZA
EN VERDE
-DIFICULTAD DE CONTROLAR LA MICROESTRUCTURA
DURANTE LA SINTERIZACION
UN PROBLEMA COMUN ES QUE LOS GRANOS GRANDES
CRECEN A EXPENSAS DE LOS MAS PEQUEÑOS, HACIENDO
IMPOSIBLE LA CONSECUCIÓN DE UNA DENSIDAD ALTA CON
UN TAMAÑO DE GRANO CONTROLADO
POLVO CON UNA DISTRIBUCION ESTRECHA DE TAMAÑOS DE
PARTICULAS
(POLVO MONODISPERSO)
-DENSIDADES DE EMPAQUETAMIENTO EN LA PIEZA EN VERDE MAS
BAJAS QUE EN EL CASO DEL POLVO POLIDISPERSO
-PERMITE CONTROLAR LA MICROESTRUCTURA DURANTE LA
SINTERIZACION
LAS FORMAS ESFERICAS O EQUIAXICAS SON
BENEFICIOSAS PARA CONTROLAR LA UNIFORMIDAD DEL
EMPAQUETAMIENTO
GRUPOS DE PARTICULAS
GRUPOS DE PARTICULAS
LA PRESENCIA DE AGLOMERADOS DA LUGAR A UN
EMPAQUETAMIENTO HETEROGENEO EN LA PIEZA EN VERDE, LO
QUE CONDUCE A UNA SINTERIZACIÓN DIFERENCIAL DURANTE LA
ETAPA DE COCCION.
LA SINTERIZACION DIFERENCIAL OCURRE CUANDO ZONAS
DIFERENTES DE LA PIEZA CONTRAEN A VELOCIDADES
DIFERENTES, LO QUE PUEDE DAR LUGAR AL DESARROLLO DE
GRANDES POROS Y HUECOS DEBIDOS A LAS GRIETAS EN LA
PIEZA COCIDA
HUECO DEBIDO AUNA
GRIETA PRODUCIDA
POR UN AGLOMERADO
DE ZrO2 QUE SE
CONTRAE DENTRO DE
LA MATRIZ Al2O3/ZrO2
QUE LE RODEA
LAS IMPUREZAS DE LA SUPERFICIE DEL POLVO PUEDEN INFLUIR
SIGNIFICATIVAMENTE SOBRE LA DISPERSION DEL POLVO EN UN
LIQUIDO, PERO LOS EFECTOS MAS SERIOS DE LA VARIACION DE LA
COMPOSICION QUIMICA APARECEN EN LA ETAPA DE COCCION
LAS IMPUREZAS PUEDEN CONDUCIR A LA FORMACION DE UNA PEQUEÑA
CANTIDAD DE FASE LIQUIDA A LA TEMPERATURA DE SINTERIZACION, LO
QUE CAUSA UN CRECIMIENTO SELECTIVO FORMANDOSE GRANOS DE
MAYOR TAMAÑO
HETEROGENEIDAD
MICROSESTRUCTURAL
DEBIDA A LA
PRESENCIA DE
IMPUREZAS EN UNA
ALUMINA PRENSADA
EN CALIENTE
Inside the Micronizer, precisely aligned jets create a vortex. Material
is fed into this vortex along an engineered tangent circle and
accelerates. High-speed rotation subjects the material to particle-onparticle impact, creating increasingly smaller fines. While centrifugal
force drives large particles toward the perimeter, fine particles move
toward the center where they exit through the vortex finder.
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS / TRITURACION Y MOLIENDA
EL OBJETO DE LA TRITURACIÓ
TRITURACIÓN Y MOLIENDA DE MATERIALES ES REDUCIR
SU TAMAÑ
TAMAÑO CON VISTAS A:
A
1.- AUMENTAR LA SUPERFICIE ESPECÍFICA, YA QUE LA VELOCIDAD CON
QUE SE VERIFICAN LAS REACCIONES SÓLIDO-SÓLIDO, ASÍ COMO LA
VELOCIDAD CON QUE SE DESARROLLAN LAS OPERACIONES DE
TRANSFERENCIA DE MATERIA (SECADO, ETC.) ES PROPORCIONAL A LA
SUPERFICIE ESPECIFICA DEL SÓLIDO Y, POR TANTO, AL REDUCIR EL
TAMAÑO SE FAVORECE EL DESARROLLO DE LAS MISMAS
2.- DISMINUIR LA TRAYECTORIA DEL SOLUTO DENTRO DEL SÓLIDO EN LAS
OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MATERIA SÓLIDO-FLUIDO (SECADO,
ETC.), CONSIGUIENDO DE ESTE MODO QUE SE VERIFIQUEN CON MAYOR
RAPIDEZ
3.- CONSEGUIR UNA MEZCLA MÁS UNIFORME DE VARIOS MATERIALES
SÓLIDOS
4.- OBTENER UN POLVO IMPALPABLE PARA LA APLICACIÓN CORRECTA
DEL MATERIAL, POR EJEMPLO FABRICACIÓN DE PIGMENTOS, ESMALTES,
ETC.
EL TAMAÑO DE PARTÍCULA INFLUYE NOTABLEMENTE Y DE MANERA MUY
ESPECIAL SOBRE:
-LA PLASTICIDAD Y, POR LO TANTO, SOBRE LA FORMACIÓN DE LA PIEZA
CERÁMICA
-EL ESTADO COLOIDAL Y, POR LO TANTO, SOBRE EL PROCESO DE COLADO
-REACCIONES QUE TIENEN LUGAR DURANTE LA COCCIÓN (FORMACIÓN DE
FASE VÍTREA, PRODUCCIÓN DE NUEVOS COMPUESTOS, DIFUSIÓN,
SINTERIZACIÓN, ETC.)
-ELIMINACIÓN DE SUSTANCIAS GASEOSAS DURANTE EL CALENTAMIENTO
(VAPOR DE AGUA, CO2, ETC.)
-CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO ACABADO (POROSIDAD, RESISTENCIA A
LA COMPRESIÓN, CAPACIDAD DE AISLAMIENTO TÉRMICO, ETC.)
SE DEBE TENER EN CUENTA TAMBIÉN, QUE EL OBJETO DE LA TRITURACIÓN Y
MOLIENDA NO ES ÚNICAMENTE REDUCIR EL TAMAÑO DEL SÓLIDO, SINO
TAMBIÉN EL DE OBTENER UN CONJUNTO DE PARTÍCULAS CON UNA
DETERMINADA DISTRIBUCIÓN GRANULOMÉTRICA, YA QUE EN MUCHOS
CASOS SERA NECESARIO OBTENER UNA GRANULOMETRÍA COMPRENDIDA
ENTRE LIMITES MUY ESTRECHOS.
PREPARACIÓN DE LAS MATERIAS PRIMAS EN ESTADO PLÁSTICO
UNA VEZ EXTRAÍDA LA ARCILLA Y TRANSPORTADA A FÁBRICA, SE
MEZCLA CON OTRAS DE DISTINTAS PROCEDENCIAS, O SE LES AÑADEN
DESGRASANTES, PARA QUE ALCANCE LAS CARACTERÍSTICAS
NECESARIAS PARA UNA FABRICACIÓN DETERMINADA Y EXPERIMENTADA
ANTES DE PROCEDER AL CONFORMADO DEBE DE HACERSE UNA
DEPURACIÓN DE LA ARCILLA, Y DARLE UNA HOMOGENEIDAD A LAS
MEZCLAS, YA QUE ES INDISPENSABLE PARA LA PASTA QUE SE VA A
PRODUCIR, LA NO EXISTENCIA DE GUIJARROS, NÓDULOS DE
CALIZA, SALES SOLUBLES, ETC. QUE ADEMÁS DE PRODUCIR UNA
PERTURBACIÓN EN LOS TRATAMIENTOS MECÁNICOS, CON
POSTERIORIDAD DARÁN PROBLEMAS DE ACABADO QUE INFLUIRÁN
DEFINITIVAMENTE EN LA CALIDAD DEL PRODUCTO
LA HOMOGENEIDAD DE LA PASTA ES FUNDAMENTAL PARA OBTENER UN
BUEN PRODUCTO, LAS DISTINTAS CLASES DE ARCILLA O DESGRASANTES
DEBEN DE MEZCLARSE TAN ÍNTIMAMENTE COMO SEA POSIBLE, Y CON LA
CANTIDAD DE AGUA PRECISA, PUESTO QUE ÉSTA AUMENTA LA
FACILIDAD DE HOMOGENEIZACIÓN.
EL CONJUNTO DE OPERACIONES, CON SUS FINALIDADES, EN EL QUE SE
REALIZA LA MEZCLA DE LAS MATERIAS PRIMAS Y SE DEJAN LAS PASTAS
LISTAS PARA SU CONFORMADO SON LAS SIGUIENTES:
DEPURACIÓN:
ELIMINACIÓN DE ELEMENTOS GRUESOS E IMPUREZAS NOCIVAS, TANTO DE
LOS NÓDULOS DE CALIZA Y ARENAS, COMO DE LAS SALES SOLUBLES.
DIVISIÓN:
REDUCCIÓN DE LAS ARCILLAS A PEQUEÑOS FRAGMENTOS Y DE LOS
DESGRASANTES A POLVO PARA QUE NO CAUSEN PROBLEMAS DE
HETEROGENEIDAD.
HOMOGENEIDAD:
MEZCLA ÍNTIMA DE LOS COMPONENTES Y PERFECTO AMASADO PARA
CONSEGUIR UNA PASTA UNIFORME.
GRADO DE HUMEDAD:
DEBE SER EL ADECUADO PARA EL MOLDEO DANDO LA PLASTICIDAD
NECESARIA PERO NO EXCESIVA POR LA RETRACCIÓN A LA QUE DARÍA
LUGAR.
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS / PREPARACION NO MECANICA
METEORIZACIÓN
CONSISTE ESTE PROCESO, EN EXPONER A LA ARCILLA, UNA VEZ EXCAVADA, A
LA ACCIÓN DE LOS AGENTES ATMOSFÉRICOS (LLUVIA, HIELO,…) PARA SU
LAVADO Y DISGREGACIÓN. REQUIERE EXTENSIONES MÁS O MENOS GRANDES
EN LAS PROXIMIDADES DE LAS FÁBRICAS.
EL AGUA DE LA LLUVIA Y LOS AGENTES ATMOSFÉRICOS, PRODUCEN UN
LAVADO Y ELIMINACIÓN DE SALES SOLUBLES, ASÍ COMO CON LAS HELADAS
SUFREN UNA DESINTEGRACIÓN LOS TERRONES DE ARCILLA.
LA ARCILLA SUELE DISPONERSE PARA ESTE PROCESO POR CAPAS, ALTERNANDO
LAS DISTINTAS CLASES DE ARCILLA CON LOS DESGRASANTES. PARA QUE LA
ACCIÓN DE LA INTEMPERIE SEA EFICAZ, NO CONVIENE DAR A LOS MONTONES
DEMASIADA ALTURA
DISPOSICIÓN DE LAS MATERIAS PRIMAS EN MONTONES PARA SU METEORIZACIÓN.
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS / PREPARACION NO MECANICA
MADURACIÓN
CUANDO EL PRODUCTO QUE SE VA A OBTENER ES UN POCO DELICADO,
LA PASTA DEBE DE SER MUCHO MÁS CUIDADA, POR LO QUE REQUIERE
UNA REPARTICIÓN DE LA HUMEDAD LO MÁS UNIFORME POSIBLE, LO
QUE SE CONSIGUE CON UN REPOSO, CUYA DURACIÓN SERÁ
DETERMINADA POR LA EXPERIENCIA, Y QUE TIENE LUGAR A
CONTINUACIÓN DE UN DESMENUZAMIENTO PREVIO EFECTUADO
MUCHAS VECES EN CANTERA EN UN DESMENUZADOR ACOPLADO EN
LAS MISMAS EXCAVADORAS
DICHO TRATAMIENTO DE REPOSO DE LAS PASTAS DE ARCILLA,
DE CORTA DURACIÓN, ES LA MADURACIÓN Y SE REALIZA EN
NAVES, AL ABRIGO DE LA INTEMPERIE, IMPIDIENDO SU
DESECACIÓN.
CON ELLO SE CONSIGUE EL OBJETIVO PERSEGUIDO, QUE ERA
HOMOGENEIZAR LA HUMEDAD EN LA PASTA DE ARCILLA.
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS / PREPARACION NO MECANICA
PODRIDO
EL PODRIDO CONSISTE EN UN REPOSO DE LAS PASTAS DE ARCILLA DE
LARGA DURACIÓN EN NAVES
SE REALIZA EN LOCALES HÚMEDOS Y FRÍOS, SIN LUZ NI VENTILACIÓN (NO
HAY CIRCULACIÓN DE AIRE) Y PROCURANDO QUE LAS ARCILLAS TENGAN
UNA HUMEDAD CONSTANTE
SE HAN HECHO NUMEROSAS HIPÓTESIS PARA EXPLICAR LAS MEJORES
CONDICIONES DEL MATERIAL FABRICADO CON ARCILLAS DE PUDRIDERO,
UNA DE ELLAS ES LA QUE SUPONE QUE LA ACCIÓN BACTERIANA, AL
PRODUCIR LA FERMENTACIÓN DE LA ARCILLA, DA ORIGEN A UN
GEL QUE, ACTUANDO DE CONGLOMERANTE, OCASIONA UNA
MAYOR TRABAZÓN ENTRE LAS PARTÍCULAS ARCILLOSAS
CON EL PODRIDO SE TRATA DE AUMENTAR LA PLASTICIDAD DE LAS
PASTAS Y REDUCIR SU TENDENCIA AL AGRIETAMIENTO EN EL SECADO
ES UN PROCEDIMIENTO MUY UTILIZADO ANTIGUAMENTE, PERO QUE HOY
EN DÍA, PRÁCTICAMENTE, HA CAÍDO EN DESUSO, COMO CONSECUENCIA
DE SU ALTO COSTO.
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS / PREPARACION NO MECANICA
LEVIGACIÓN
ES UN PROCESO COSTOSO, QUE SE LLEVA A CABO CUANDO SE TRATA DE FABRICAR
PIEZAS ESPECIALES O CUANDO LAS ARCILLAS REQUIEREN UN DETERMINADO GRADO
DE DEPURACIÓN. PRODUCE UNA PASTA LIMPIA Y MUY HOMOGÉNEA LLAMADA
BARRO COLADO
SE DESLEEN LAS ARCILLAS EN AGUA Y POSTERIORMENTE SE DEJA REPOSAR LA
PAPILLA EN BALSAS DISPUESTAS EN SERIE PARA QUE SE PRODUZCA LA
SEDIMENTACIÓN. NO ES CONVENIENTE QUE LAS PAREDES DE LAS BALSAS SEAN MUY
COMPACTAS, PUES LAS PARTÍCULAS DE ARCILLA COLMATARÍAN PRONTO LOS
POROS Y CESARÍA LA FILTRACIÓN
LOS COMPONENTES DE LAS ARCILLAS DE MAYOR DENSIDAD SE DEPOSITAN EN EL
FONDO DE LA PRIMERA BALSA, EN TANTO QUE EL AGUA CON LOS DEMÁS
COMPONENTES, PASA POR UN ALIVIADERO A LA BALSA SIGUIENTE, REPITIÉNDOSE
ESTA OPERACIÓN SUCESIVAMENTE, CON LO QUE SE VAN ELIMINANDO DE LAS
TIERRAS ELEMENTOS EXTRAÑOS AL TIEMPO QUE LOS CUERPOS FLOTANTES SE
RETIRAN A MANO Y LAS SALES SOLUBLES PASAN AL SUBSUELO CON EL AGUA DE
FILTRACIÓN.
EN PESO, EL AGUA NECESARIA PARA LLEVAR A CABO ÉSTA OPERACIÓN ES EL
TRIPLE DEL PESO DE LA ARCILLA TRATADA
ESTE PROCESO ES TAMBIÉN CONOCIDO CON EL NOMBRE DE DESAGELACIÓN
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS / PREPARACION MECANICA
TAMIZADO
PARA ELIMINAR LOS GRANOS GRUESOS, NO
CORRESPONDIENTES A LA FRACCIÓN ARCILLOSA, HACIENDO
PASAR EL MATERIAL POR TAMICES O CRIBAS ROTATIVAS
LAVADO
MEDIANTE CORRIENTE DE AGUA APLICADA EN LA CRIBA DE
TAMIZAR, ELIMINÁNDOSE ASÍ LAS SALES SOLUBLES.
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS / PREPARACION MECANICA
MOLIDO
FUNDAMENTAL PARA REDUCIR A POLVO LAS IMPUREZAS DE ARENA Y
CALIZA Y DISGREGAR LAS ARCILLAS. SE UTILIZAN MOLINOS DE RULOS
O DE BOLAS
UN EFECTO MÚLTIPLE DE DESMENUZADO, APLASTADO, MEZCLA,
HUMECTACIÓN Y AMASADO SE LOGRA POR LA ACCIÓN DE LOS DOS
PESADOS RULOS SOBRE EL MATERIAL.
MOLINO DE RULOS
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS / PREPARACION MECANICA
MEZCLADO Y AMASADO
SE TRATA DE HOMOGENEIZAR LA PASTA Y DARLE EL GRADO DE HUMEDAD
ADECUADO, DEJÁNDOLA LISTA PARA SU CONFORMADO. SE REALIZA CON
MEZCLADORAS-AMASADORAS DE PALETAS HELICOIDALES LLAMADAS
MALAXADORAS
AMASADORA DE DOBLE EJE
LAS PALAS DE AMASE, DISPUESTAS DE FORMA ESPECIAL, EFECTÚAN UN
TRABAJO DE "PALA CONTRA PALA" MUY INTENSO Y EFICAZ
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS / PREPARACION MECANICA
RASPADO Y LAMINADO
EL RASPADO Y LAMINADO SON OPERACIONES QUE MEJORAN LA
HOMOGENEIDAD DE LA PASTA. EN EL PRIMERO SE HACE PASAR
LA PASTA POR UNA BOQUILLA RANURADA FORMÁNDOSE VIRUTAS
Y EN EL SEGUNDO POR RODILLOS LAMINADORES QUE LA
DESGARRAN FORMANDO LÁMINAS.
LUEGO SE VUELVE A AMASAR LA PASTA.
LAMINADOR.
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS
Procesos de
fabricación de
baldosas
cerámicas
(A).- PREPARACIÓN DE MATERIAS PRIMAS - MOLIENDA EN HÚMEDO - ATOMIZACIÓN - PRENSADO SECADO - (COCCIÓN) - ESMALTADO - COCCIÓN (VARIANTE SIN ESMALTADO Y CON/SIN
PULIDO)(VARIANTE CON COGENERACIÓN)
(B).- PREPARACIÓN DE MATERIAS PRIMAS - MOLIENDA EN SECO - PRENSADO - (COCCIÓN) ESMALTADO – COCCIÓN
(C).- PREPARACIÓN DE MATERIAS PRIMAS - AMASADO - EXTRUSIÓN - (ESMALTADO) - COCCIÓN
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS
EXISTEN DOS TIPOS DE PASTA , QUE TIENEN DISTINTA PREPARACIÓN
- PASTA BLANCA : SE UTILIZA EN VIDRIADOS TRANSPARENTES YA QUE
PERMITEN MEJOR DEFINICIÓN DE LA DECORACIÓN. SON MÁS
PERMEABLES AL AGUA Y DE MENOR RESISTENCIA MECÁNICA.
SE COMPONEN DE CUARZO, FELDESPATO, CALIZA, CAOLÍN Y OTRAS
ARCILLAS NO FÉRRICAS
PRIMERO SE MUELEN LAS MATERIAS DURAS Y LUEGO SE DILUYEN EN
AGUA LAS BLANDAS (CAOLÍN Y ARCILLAS), PARA POSTERIORMENTE
MEZCLAS AMBAS, TENERLAS EN SUSPENSIÓN Y TAMIZARLAS PARA
ELIMINAR GRUESOS.
LUEGO SE PROCEDEN AL ATOMIZADO O PULVERIZACIÓN EN GOTAS
POR CORRIENTE DE AIRE CALIENTE, FORMÁNDOSE UNAS ESFERAS, QUE
FINALMENTE SE PRENSAN
- PASTA ARCILLOSA : SE UTILIZA EN PIEZAS DE VIDRIADO OPACO
DANDO MAYOR RESISTENCIA MECÁNICA. SE REALIZA CON ARCILLAS
MARGOSAS MUY RICAS EN Fe Y CO3Ca. SE PROCEDE AL DESECADO POR
DEBAJO DEL 5 % DE AGUA, LUEGO SE TRITURAN EN MOLINOS JUNTO CON
CHAMOTA (DESECHOS DE PIEZAS COCIDAS) Y FINALMENTE SE
HUMIDIFICAN DE NUEVO ANTES DEL PRENSADO
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS
MOLTURACIÓN POR VÍA HÚMEDA Y SECADO DE LA COMPOSICIÓN POR ATOMIZACIÓN
ESTE PROCEDIMIENTO SE HA IMPUESTO TOTALMENTE EN LA FABRICACIÓN DE
PAVIMENTOS Y REVESTIMIENTOS CERÁMICOS POR MONOCOCCIÓN, COMO
CONSECUENCIA DE LAS IMPORTANTES MEJORAS TÉCNICAS QUE SUPONE
Proceso de fabricación con molturación por vía húmeda y secado de la composición por atomización
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS
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. EL CONTENIDO
EN HUMEDAD PRESENTE EN LA SUSPENSIÓN (BARBOTINA), SUELE
OSCILAR ENTORNO A
0.30 − 0.45
Kg ..de..agua
Kg ..de..solido..sec o
,
ESTE CONTENIDO EN AGUA TRAS EL PROCESO DE ATOMIZACIÓN SE
REDUCE A
0.05 − 0.07
Kg ..de..agua
Kg ..de..solido..sec o
El proceso de secado por atomización se desarrolla según una secuencia,
que comprende las siguientes etapas:
1.- Bombeo y pulverización de la suspensión.
2.- Generación y alimentación de los gases calientes.
3.- Secado por contacto gas caliente-gota suspensión.
4.- Separación del polvo atomizado de los gases.
La homogeneidad del pulverizado y las altas velocidades de evaporación
de humedad permiten una temperatura del producto menor que la del aire que
sale de la cámara de secado. De este modo, el producto no se ve sometido a
temperaturas altas y una vez separado del aire de secado no presenta
degradación térmica. El principio básico que dice "evaporación produce
enfriamiento" es muy adecuado a esta operación.
Etapas del secado por atomización.
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS / ATOMIZACION
1 El electroventilador de presurización
presiona el aire…2 ...a través del quemador
que lo calienta …3 ...a lo largo de una
tubería de acero aislada térmicamente…4
...en el distribuidor anular que lo pone en
rotación …5 ...dentro de la torre de secado.
Aquí encuentra la barbotina que…A ...las
bombas han enviado a presión constante, B
...a través de los filtros,... C ...en una serie de
boquillas con orificio calibrado. Las
boquillas ubicadas en el anillo distribuidor o
en lanzas radiales, pulverizan la mezcla de
agua y tierra. 6 El producto secado de esta
forma cae en el fondo de la torre donde se
descarga en una cinta que lo transporta a
los silos de almacenado. 7 Los ciclones
separadores capturan el aire húmedo y
abaten gran parte del polvo fino en
suspensión. 8 El ventilador principal … 9
...introduce el aire húmedo en el abatidor
que
acaba
el
tratamiento
de
de
pulverización. 10 El aire limpio se expulsa
hacia el exterior a través de la chimenea.
Todo el ciclo está controlado mediante un
equipo electrónico.
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS
LANZA
CORONA
DISCO
ATOMIZADOR
Atomizadores rotatorios
La velocidad periferica, vp , depende del diámetro y de la velocidad
de rotación del disco y vale:
v P (m / s ) =
π DN
60000
donde:
D = Diámetro del disco (mm)
N = Velocidad de rotación del disco (rpm)
El tamaño de las particulas atomizadas aumenta cuando disminuye
la velocidad periferica, vp,es decir cuando lo hace el diámetro del
disco y/o la velocidad de rotación del disco .
BOQUILLAS DE PRESIÓN
EN ESTE SISTEMA DE PULVERIZACIÓN LA ALIMENTACIÓN LLEGA A LA
BOQUILLA A PRESIÓN
LA ENERGÍA DE PRESIÓN SE CONVIERTE EN CINÉTICA Y LA BARBOTINA O
PAPILLA SALE DEL ORIFICIO DE LA BOQUILLA COMO UNA PELÍCULA A ALTA
VELOCIDAD QUE SE DESINTEGRA EN GOTAS. LA VARIACIÓN DE LA PRESIÓN
APLICADA A LA BARBOTINA PERMITE EL CONTROL DEL CAUDAL DE LA
MISMA Y DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL ATOMIZADO. EL TAMAÑO MEDIO
DEL ATOMIZADO ES PROPORCIONAL AL CAUDAL DE ALIMENTACIÓN
Y A LA VISCOSIDAD DE LA BARBOTINA E INVERSAMENTE
PROPORCIONAL A LA PRESIÓN
LOS ATOMIZADOS PRODUCIDOS POR SISTEMAS DE BOQUILLAS, CUANDO SE
UTILIZAN CAUDALES GRANDES DE SUSPENSIÓN, SON MENOS HOMOGÉNEOS
Y MÁS GRUESOS QUE LOS ATOMIZADOS PRODUCIDOS POR ATOMIZADORES
GIRATORIOS CON ASPAS. CUANDO LOS CAUDALES DE BARBOTINA SON
BAJOS, LOS ATOMIZADOS CONSEGUIDOS POR LOS DOS PROCEDIMIENTOS
SON COMPARABLES. SI SE DUPLICAN LAS BOQUILLAS EL ATOMIZADO SE
CONSIGUE MÁS FINO
LAS BOQUILLAS SE UTILIZAN CUANDO INTERESA LOS POLVOS ATOMIZADOS
GRUESOS, DE TAMAÑO MEDIO ENTRE 120 Y 250 MICRAS.
Una expresión propuesta para el diámetro medio de los gránulos es la siguiente:
1.5
⎡
⎤
0.45
0.5
⎢
⎥
⎛ μ ⎞
Q
⎛σ ⎞
⎢
⎥
d s = 157 ⎜ ⎟ + 597 ⎜
⎟
0.5
⎢
⎝P⎠
⎛
⎞ ⎥
⎝ σρ L ⎠
⎢ K n d0 ⎜ P ρ ⎟ ⎥
⎝
L⎠
⎣
⎦
DONDE:
ds = Diámetro medio de la partícula (micras)
σ = Tensión superficial de la barbotina (dinas/cm)
P = Presión en la boquilla (psi)
µ = Viscosidad (poises)
ρL = Densidad del líquido (g/cc)
Q = Caudal volumétrico
Kn = Constante de la boquilla, que depende del angulo de pulverización
do = Diámetro del orificio (Pulgadas)
LA CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN DE UNA BOQUILLA DE PRESIÓN
VARÍA CON LA RAIZ CUADRADA DE LA PRESIÓN.
Capacidad = C = k P
UNA SOLA BOQUILLA NO PUEDE MANEJAR ALTAS VELOCIDADES DE
ALIMENTACIÓN, POR LO QUE PARA AUMENTAR LA CAPACIDAD DE
PRODUCCIÓN DEBEN USARSE SISTEMAS MULTIBOQUILLAS O CORONA,
DONDE LAS BOQUILLAS PULVERIZADORAS ESTÁN MONTADAS EN UN
ANILLO DE ACERO INOXIDABLE. EL MOVIMIENTO AUTOMÁTICO PERMITE
UNA EXTRACCIÓN RÁPIDA DE LA CORONA PARA EL MANTENIMIENTO,
COSA MUY ÚTIL CUANDO HAY CAMBIOS FRECUENTES DE PRODUCCIÓN.
LAS BOQUILLAS TAMBIÉN PUEDEN ESTAR MONTADAS EN UNA SERIE
DE LANZAS COLOCADAS RADIALMENTE. SU DIFERENCIA, RESPECTO A
OTRAS INSTALACIONES, ES QUE LAS LANZAS NO ESTAN VINCULADAS
A LA PUERTA DE CIERRE ASÍ PUEDEN GIRAR EN SU EJE Y SOBRESALIR
MÁS O MENOS DENTRO DE LA TORRE. DE ESTA FORMA SE PUEDE
REGULAR LA ORIENTACIÓN DE LAS BOQUILLAS SEGÚN EL TIPO DE
BARBOTINA A ATOMIZAR. SE PUEDEN EXTRAER LAS LANZAS SIN
INTERRUMPIR LA ACTIVIDAD DEL ATOMIZADOR, COSA MUY ÚTIL
CUANDO HAY PRODUCCIONES CONTINUAS MUY LARGAS.
Contacto aire - atomizado
1 Silos materias primas
2 Cinta materias primas
dosificadas
3 Silos materias primas
dosificadas
4 Cinta extractora-pesadora
5 Depósito defloculante
sólido
6 Cóclea extractora
7 Dosificador defloculante
sólido
8 Alimentación molino
9 Molino
10 Colector de descarga
barbotina
11 Tanque recogido
y agitación barbotina
12 Batería de tamices
13 Agitadores y tanque de
depósito barbotina
14 Depósito agua
15 Contador agua
16 Bomba agua
17 Bomba barbotina
EFECTO DE LAS VARIABLES DE OPERACIÓN SOBRE LAS
CARACTERISTICAS DEL PRODUCTO
PARA CONSEGUIR LAS CARACTERÍSTICAS DESEADAS DEL POLVO
ATOMIZADO ES NECESARIO ESTUDIAR LAS CUATRO ETAPAS DEL
PROCESO, YA QUE:
-LA TÉCNICA DE PULVERIZACIÓN UTILIZADA Y LAS PROPIEDADES DE
LA ALIMENTQCIÓN TIENEN UN EFECTO MARCADO EN LA DISTRIBUCIÓN
DEL TAMAÑO DE PARTÍCULA, DENSIDAD, ASPECTO Y CONTENIDO EN
HUMEDAD
- EL CONTACTO AIRE-ATOMIZADO Y LA EVAPORACIÓN RESULTANTE EN
LA OPERACIÓN DE SECADO AFECTA A LA DENSIDAD, ASPECTO,
CONTENIDO EN HUMEDAD Y FRAGILIDAD DE LOS GRÁNULOS.
(I).- ENERGÍA DISPONIBLE PARA LA ATOMIZACIÓN
EL AUMENTO DEL CONSUMO ENERGÉTICO A CAUDAL DE
ALIMENTACIÓN CONSTANTE PRODUCE TAMAÑOS DE GRÁNULO
MENORES.
ASIMISMO, EL AUMENTO DE LA VELOCIDAD EN ATOMIZADORES
ROTATORIOS, DE LA PRESIÓN DE LA BOQUILLA O DE LA RELACIÓN
AIRE-BARBOTINA DISMINUYEN EL TAMAÑO MEDIO DE LAS GOTAS DE
ATOMIZADO
(II).- PROPIEDADES DE LA ALIMENTACIÓN
EL AUMENTO DE LA VISCOSIDAD DEL ALIMENTACIÓN REALIZADO AL
AUMENTAR EL CONTENIDO EN SÓLIDOS O AL DISMINUIR LA
TEMPERATURA PRODUCE PARTÍCULAS MÁS GRUESAS TRABAJANDO EN
CONDICIONES DE OPERACIÓN CONSTANTES
EL AUMENTO DE CONTENIDO EN SÓLIDOS DE LA BARBOTINA AFECTA A
LAS CARACTERÍSTICAS DE EVAPORACIÓN Y GENERALMENTE PRODUCE
UN AUMENTO DE TAMAÑO Y DE DENSIDAD.
(III).- CAUDAL DE LA ALIMENTACIÓN
AL AUMENTAR EL CAUDAL DE BARBOTINA, OPERANDO EN LAS MISMAS
CONDICIONES, SE PRODUCEN DISTRIBUCIONES GRANULOMÉTRICAS
MÁS GRUESAS.
(IV).- DISEÑO DEL SISTEMA DE ATOMIZACIÓN
EN EL CASO DE ATOMIZADORES ROTATORIOS, LA VARIACIÓN DEL
DISEÑO DE LOS CANALES POR LOS QUE CIRCULA LA BARBOTINA EN EL
SISTEMA GIRATORIO DETERMINA LA CANTIDAD DE BARBOTINA QUE
ESTARÁ PRESENTE EN LA PERIFERIA DEL SISTEMA Y POR LO TANTO
VARIARÁ LAS CARACTERISTICAS DE LOS GRÁNULOS DE ATOMIZADO
LA VARIACIÓN DEL DISEÑO DE LOS CANALES PUEDE SER EN NÚMERO,
ALTURA, ANCHURA Y LONGITUD.
ASIMISMO, EN ATOMIZADORES DE BOQUILLAS, EL DUPLICAR LAS
MISMAS MANTENIENDO LA PRESIÓN PRODUCE GRÁNULOS MÁS FINOS,
DEBIDO A QUE SE REDUCE EL CAUDAL DE SUSPENSIÓN QUE LLEGA A
CADA BOQUILLA.
(V).- CAUDAL DE AIRE
EL CAUDAL DE AIRE CONTROLA EL TIEMPO DE RESIDENCIA DEL
PRODUCTO EN LA CÁMARA DE SECADO. SI SE AUMENTA EL TIEMPO
DE RESIDENCIA LA ELIMINACIÓN DE HUMEDAD DE LOS GRÁNULOS
SE ACENTÚA
(VI).- TEMPERATURAS DE SECADO
TEMPERATURA DE ENTRADA
EL AUMENTO EN LA TEMPERATURA DE ENTRADA AUMENTA LA
CAPACIDAD DE EVAPORACIÓN DEL ATOMIZADOR, A VELOCIDAD DE
AIRE CONSTANTE. TEMPERATURAS DE ENTRADA MÁS ALTAS
AUMENTAN EL RENDIMIENTO TÉRMICO DE LA OPERACIÓN DE SECADO
EN ALGUNOS CASOS AL AUMENTAR LA TEMPERATURA SE PRODUCE
UNA REDUCCIÓN DE LA DENSIDAD, COMO CONSECUENCIA DEL
AUMENTO DE LA VELOCIDAD DE EVAPORACIÓN, Y LOS PRODUCTOS
SON MÁS POROSOS O MÁS FRAGMENTADOS.
TEMPERATURA DE SALIDA
PARA UN CONTENIDO EN HUMEDAD FIJADO Y CON UN DISEÑO DE
ATOMIZADOR, LA TEMPERATURA DE SALIDA DEBE MANTENERSE EN UN
INTERVALO ESTRECHO CON OBJETO DE CONSERVAR EL
EMPAQUETAMIENTO DE LOS GRÁNULOS Y LAS CARACTERÍSTICAS DE
FLUIDEZ
UN AUMENTO DE LA TEMPERATURA DE SALIDA DISMINUYE EL CONTENIDO
DE HUMEDAD PARA UN CAUDAL DE AIRE Y DE COMBUSTIBLE
CONSTANTES.
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS
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. ADEMÁS CABE DESTACAR EL CARÁCTER CONTINUO DEL
PROCESO, POR LO QUE PUEDE SER AUTOMATIZADO.
EN CUANTO AL COSTE ENERGÉTICO DE ESTE PROCESO DE SECADO ES
MUY ELEVADO PERO SE CONSIGUE AUMENTAR LA RENTABILIDAD DEL
MISMO, POR EL APROVECHAMIENTO DEL CALOR DE LOS GASES Y
GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD MEDIANTE LA IMPLANTACIÓN DE
TURBINAS DE COGENERACIÓN.
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS
Morfología del polvo obtenido por pulverización –secado