CIENCIA Y TECNICAS MEDIOEVALES

UNIVERSITARIA DE SANTANDER

INGENIERIA INDUSTRIAL

SAN JOSE DE CUCTA

24-11-98

VISITA INDUSTRIAL A CERAMICA ITALIA

Materia: Resistencia de Materiales

INTRODUCCIÓN

Según la visita hecha el día 29 de Octubre de 1998 a la fabrica CERAMICA ITALIA, dedicada a la fabricación de baldosas de pisos y de pared pudimos observar el proceso de fabricación de las cerámicas, nos dimos cuenta de los materias primas y productos que se utilizan para la elaboración de la misma

La elaboración de la cerámica está dividida en siete pasos ( mina, transformación, molienda, prensado, esmaltado, decoración y empaque) las cuales se controlan por medio de porcentajes, temperaturas, tiempos y además parámetros analizados en el laboratorio de acuerdo a las especificaciones requeridas en las formulas.

La principal función de la fabrica CERAMICA ITALIA es la elaboración de cerámicas que cumpla con unos parámetros y requisitos de la norma de “Iso 2000” ,produciendo además de un buen serigrafiado y decorado en las cerámicas , la mejor resistencia a la fricción y al desgaste de la baldosa.

Para la fabricación de estas baldosas se tienen varias características como son, las propiedades físicas, químicas ,dimensiones y aspecto superficial:

• Absorción de agua % en peso .

• Resistencia a la flexión.

• Dureza al rayado superficial.

• Coeficiente de dilatación térmica lineal desde temperatura ambiente a 100 grados centígrados.

• Resistencia al choque térmico.

• Resistencia de las baldosas esmaltadas de las manchas.

• Resistencia a los productos domésticos de limpieza y aditivos para piscina, salvo detergentes conteniendo acidofluorhidrico.

CONCLUSIONES

• CERAMICA ITALIA resume su producción de materiales en siete procesos cuyos resultados son constantes analizados por el departamento técnico de la empresa, para ofrecer una mayor calidad al publico.

• La explotación de materias primas o mina primer proceso de producción, se realiza teniendo en cuenta los parámetros establecidos por el laboratorio.

• El proceso de transformación consiste principalmente en la elaboración de la pasta que posteriormente dará lugar al material cerámico; dicha pasta no es otra cosa que una mezcla de preestablecida de arcilla, feldespato, carbonata de calcio, chamota y rotura cruda,

• En la molienda la pasta obtenida se expone a un riguroso proceso que consiste en llevar el material a un estado liquido que facilite su manejabilidad.

• Con el proceso de prensado y decorado se da a la pasta su forma y color definitivos de acuerdo a la demanda del producto.

• El proceso de empaque es el proceso fina, en el que el material se clasifica según su calidad, de primer, segunda y tercera.

PROCESO DE FABRICACION DE LA CERAMICA

1. Mina.

Este proceso se inicia en las minas donde se realiza una explotación a cielo abierto y de acuerdo a las características obtenidas en el laboratorio se van clasificando las diferentes materias primas las cuales son llevadas para que el geólogo realice una premezcla de la mina basada en arena y arcilla; asi teniendo el porcentaje de cada material en la mezcla, se toman muestras de acuerdo al producto obtenido y luego son llevadas al laboratorio y analizadas de acuerdo a las especificaciones requeridas. Posteriormente son transportadas a un patio de materias primas.

En la fabrica se utilizan tres tipos de arcilla: dos explotadas en la región, como son la arcilla Zulia y la arcilla del salado; y una arcilla más refractaria (blanca) triada de arcabuz (Bogotá).

También se utiliza feldespato Sardinata, llamada asi por la región; este aporta sodio y potasio a la pasta o parte roja de la cerámica sin esmaltar dando asi a esta fundencia y resistencia mecánicas.

La arcilla que es el principal porcentaje de la pasta cerámica, es la que le da las características de resistencia mecánica y de resistencia de flexión. Presentando un mayor porcentaje de arcillas se obtienen mayores porcentajes de resistencia mecánica y mayores contracciones.

Además de las arcillas y los feldespatos se utilizan cuerpos moledores como piedra de río y bolas de alúmina. La diferencia radica en la eficiencia de la molienda, las bolas de alúmina muelen más rápido y la contaminación del Sílice es menor.

La caliza es utilizada para aportar carbonato de calcio a la pasta ayudando así a dar estabilidad en el cuerpo cerámico.

La arcilla por su naturaleza plástica, a variaciones de temperatura se deforma o se mueve y es aquí donde el feldespato ayuda a disminuir estas deformaciones de tamaño y variaciones de la pasta.

2. Proceso de transformación.

Se carga la fórmula establecida por el proceso técnico realizado en el laboratorio de acuerdo a los porcentajes requeridos de cada una de las materias primas.

Una pasta cerámica básicamente contiene:

• Arcilla.

• Feldespato.

• Carbonato de calcio (caliza).

• Chamota (residuo obtenido en el horno).

• Chamota de ladrillo.

• Rotura cruda.

En la fabrica se trabaja con dos tipos de pasta:

• Una pasta para monoporosas utilizadas para revestimientos o pared, compuesta por dos arcillas.

• Una pasta para pisos, más refractarias y con mayores resistencias mecánicas. También contiene dos arcillas.

En este proceso de transformación la arcilla es pesada de acuerdo a los porcentajes; y por medio de una banda es llevada a las tolba-báscula de cada uno de los molinos.

3. Molienda.

Cuando se habla de molturación de sólidos, se entiende toda una serie de operaciones tendentes a la reducción de las dimensiones del material que van desde la premolturación hasta una pulverización.

Pero la molturación no tiene por objeto la simple obtención de pequeñas partículas de tamaño menos grueso que de partida, sino producir un material con un determinado diámetro medio de partícula y una distribución granulométrica adecuada para la cerámica.

En general, los objetivos finales del proceso de reducción de las dimensiones de los sólidos son variados, pero se puede afirmar que el aumento de la superficie específica del material permite la obtención de elevada homogeneidad de las masas, y además la obtención de reacciones químicas más completas en tiempos breves.

Las dimensiones lineales de las partículas del material a molturar como puede ser:

• El diámetro en el caso de partículas esféricas.

• La arista, en el caso de partículas de forma cúbica, etc.

La arcilla se suministra en general al producto de cerámica en trozos máximos de 10 a 20 cm.

Dureza; son unos de los parámetros más importantes para la molturación de los materiales. Resulta fundamental el conocimiento de la:

• Resistencia a la compresión, particularmente importante para la molturación en seco de materiales duros.

• Resistencia al choque: entra en juego en el caso de la molturación en seco de materiales duros.

• Resistencia a la abrasión: importante en la molturación en húmedos de materiales duros.

En el caso de la materia prima para la cerámica, la resistencia a la abrasión se expresa en valore relativos Rosival, variando enormemente de un tipo a otro.

3.1 Acciones desarrolladas en la molturación, elección de las maquinas.

Las acciones desarrolladas durante la molturación son:

• Comprensión simple (aplastamiento).

• Percusión (del instrumento de la maquina sobre el material).

• Choque (del material sobre la parte apropiada de la maquina).

• Abrasión.

• Corte o cizallado.

Para la elección de la maquinaria adecuada, se puede seguir el siguiente esquema:

• Quebrantador de mandíbulas.

• Quebrantador rotatorio.

• Triturador o laminador dentado.

• Laminadores lisos o refinados.

• Molinos a discos.

• Molinos a martillos de velocidad baja.

• Molinos a barrotes.

En el caso particular de molturación de materias primas para piezas cerámicas, necesita tener presente que se utiliza principalmente materia primas arcillosas.

3.2 Molturación por vía seca y por vía húmeda.

En lines generales se puede afirmar que la molturación en húmedo viene caracterizando por una reducción muy rápida de loa materiales componentes de la mezcla y por una mejor homogeneización, mientras que la tecnología de molturación en seco puede ser utilizada cuando se dispone de materias primas extremadamente puras o cuando se desea producir materiales de calidad no excesivamente elevada o de bicoccion en general.

Con la molturación en húmedo las materias primas se dispersan dé modo que permiten una posterior reducción de las partículas naturales.

Las materias primas que vienen de las tolvas básculas son llevadas a los molinos las cuales contienen unas piedras de río y bolas de alúmina de densidades entre 2ª2,4 y 3,4 a 3,8 respectivamente.

Se tienen 5 molinos y cada uno se carga a 17 o 15 toneladas de material seco; se adicionan 7500 litros de agua y se agregan unos químicos llamados triforifosfatos de sodio y silicato de sodio que actúan como separadores de moléculas, haciendo por medio de reacciones químicas y físicas que la arcilla se separe obteniendo asi un fluido.

El tiempo de molienda se controla observando el residuo, la viscosidad y la densidad, basados en unos parámetros fijados por el departamento técnico.

Después de 2 horas de molienda se separa el molino, se chequean los parámetros y se cumple con la norma; se descarga el material por unos tamices de malla 30 y 18, después son llevados a unas cisternas donde se añejan, se mezclan y sé les da la movilización.

El producto de los molinos es llamado barbotina, el cual después de ser tamizado es bonabeado a otros tamices de malla más fina (80-100), para retirar las partículas finas que hasta el momento no han sido molidar y luego ser llevada a una cisterna de atomización donde de le da más homogeneización.

El atomizador por medio de aire caliente proveniente de un quemador que entra por la parte superior, se calienta con fuel-oil retirando asi el agua de la barbonita, la cual contiene 35% a 40% de ésta y sale asi con un contenido de 5% a 6% de agua produciendo la denominada pasta.

Después de atomizada la barbonita se lleva a unos sitios de almacenamiento y se añeja por un periodo de 24 a 36 horas, para que la humedad se estabilice y asi en el prensado no se presenten variaciones de humedad.

4. Prensado.

En este proceso se realiza la elaboración de la baldosa. Aquí la pasta adquiere forma por medio de unas prensas hidráulicas, aplicando presión entre 200 a 250 bares, produciendo una presión especifica de 210 kg/cm2 (20 x 25, 30 x 30, 31.5 x 31.5).

La pasta almacenada en silos es llevada a una banda por medio de un elevador, dicha banda la deposita en unas pequeñas tolvas mientras al mismo tiempo un carrito va llevando el molde para ser prensada la pasta y darle forma mediante un proceso repetitivo.

Después de moldeada la baldosa pasa por unos limpiadores de borde y posteriormente es secada.

El secado funciona con aire caliente. En este proceso la baldosa que viene con una resistencia mecánica suficiente para que no se rompa durante el transporte, es aumentada durante el secado.

El secado funciona verticalmente, a medida que las baldosas van subiendo, la temperatura va subiendo y asi cuando llega a la altura máxima sé optiene la mayor temperatura, empezando luego un proceso inverso.

Después del secado se controla la temperatura, dependiendo de la línea donde debe estar entre 60°, 70° y 80°C para ser aplicado el esmalte.

5. Proceso de esmaltado.

El esmaltado se realiza colocando primero una capa de engobe, la cual se controla por medio del gramaje (cantidad de gramos por el área aplicada), con unas condiciones de viscosidad peso por litro. El engobe ayuda a cubrir las irregularidades que quedaron en el prensado, fisuras y además da permeabilidad a la baldosa; evitando que el agua presente llegue hasta el esmalte y lo manche.

El engobe es un refractario aplicada mediante discos que giran a 2600 revoluciones por minuto.

Otra forma de aplicar el esmaltado es por medio de campanas, este proceso es más difícil de controlar pero sus productos son de mejor calidad.

El esmalte es el vidriado, es el que le da brillo y a veces color a la cerámica. Esta compuesto principalmente por fritas; dependiendo del esmalte que deseemos, se aplica de 28 a 32 gramos.

6. Decoración o serigrafiado.

Este proceso se realiza aplicando unos aditivos que ayuda a formar una película semiplástica, la cual impide que el esmalte polvoriento se pegue a las pantallas.

Es el proceso de decorado se utilizan serigrafías, el 90% de fritas y unos porcentajes de caolinita, y de acuerdo con el diseño deseado se hace la pantalla y un escrito, el tipo de serigrafía, la alimentación del esmalte y la cantidad de colores son controlado automáticamente.

Cuando hay un producto con mayor demanda se aplican granillos que ayuda a dar el gráfico, esto para los productos de piso que necesiten una mayor resistencia a la fricción y al desgaste.

Después de la decoración las baldosas son llevadas a un prealmacenamiento donde pierde humedad y quedan listas para ser llevadas al horno; la humedad en ese momento debe ser de 1% máxima, evitando asi los problemas de fisuras o grietas.

Una ves en el horno las piezas inician un proceso de acción que dura aproximadamente 45 min. y esta dividido en tres etapas:

• Precalentamiento, a una temperatura de 500° a 700° C.

• Quema u una temperatura de 720° a 1130° C.

• Enfriamiento a una temperatura descendiente de 1150° a 650° C, presentados posteriormente un enfriamiento natural al salir del horno obteniendo una temperatura de 50° a 60° C, después de la cual se realiza la selección del material dependiendo de la calidad.

7. Empaque.

Aquí termina el proceso de producción y comienza la etapa de clasificación del material según su calidad y según el porcentaje requerido por el cliente, para ser empacado y despachado.

En este caso la empresa seleccione el producto en tres calidades:

• Las cajas blancas son de primera calidad.

• Las cajas krap son de segunda calidad.

• Las que no tiene ningún logotipo o marca son de tercera calidad.

El desecho es reincorporado al proceso para empezar nuevamente la elaboración y producción de cerámicas.

TIPOS DE CERAMICA

CERAMICA PARA PAREDES

CERAMICA PARA PISOS