Este proceso está conformado por cuatro grupos de operaciones:
Etapas del proceso: 1. Recepción y almacenamiento de MP: Se obtiene la MP en CANTERAS cercanas al emplazamiento donde se encuentran ubicadas (ya sean propios o ajenas). Esta arcilla sin tratar es transportada mediante camiones hasta el emplazamiento donde se descarga y se almacena hasta su posterior uso. El transporte de la arcilla al interior de la planta se realiza en bandas transportadoras (en acero, goma, o escamas), durante el cual hay gran desprendimiento de partículas al aire y desprendimiento de MP que posteriormente es un residuo.
*fuel-oil, gas, o carbón utilizados.
*fuel-oil, gas, o carbón utilizados.
2. Molienda: Es la trituración de la arcilla sin tratar que viene de la cantera (se obtiene la granulometría y textura necesaria) para su posterior conformado puede ser por vía seca o semi húmeda. Las arcillas secas y duras se preparan mejor en instalaciones por vía seca (asegura un gran % de partículas finas que se humectan con mejor facilidad y rapidez, obteniendo masa muy homogénea y mayor plasticidad y por ende mejor acabado y resistencia mecánica tanto del materias seco como del producto cocido). Por vía semi húmeda el proceso de humectación puede iniciar en el mismo lecho de homogeneización. En estas condiciones el agua queda fuertemente ligada al cristal arcilloso, dando mejor plasticidad y cohesión de la masa arcillosa y aumento a la resistencia a tensión del secado. En algunos casos la arcilla molida puede ser mezclada con distintos aditivos según requerimientos de calidad del producto final.
3. Conformado: comprende el amasado y moldeo.
3.1 Amasado: La arcilla debe estar lo bastante húmeda para mantenerla unida cuando se trabaja. En el amasado se regula el contenido de agua de la mezcla de la arcilla mediante la adición de agua o vapor (el vapor puede provenir de una caldera auxiliar). En este proceso se produce un consumo de energía eléctrica debido al propio funcionamiento de la maquinaria, por otro lado la humedad que se debe conseguir en la arcilla se puede proporcionar por dos caminos, adición directa de agua en la pasta, o mediante el vapor producido por una caldera auxiliar.
3.2 Moldeo: moldeo en la fabricación de piezas cerámicas es muy pequeña. Se requiere cantidad agua en las piezas moldeadas y por tanto un consumo energético del secado. En el caso del moldeo el proceso puede diferir en función del material a fabricar. Los sistemas de moldeo más empleados en la industria cerámica son: Moldeo manual: Cerámica artística, ladrillera. Tornos cerámicos: Cerámica artística, vajillas. Colada: Loza sanitaria. Extrusión: Ladrillera. Prensado en semi-seco: Baldosas y azulejos. Prensado en seco: Azulejos, baldosas, refractarios, vajillas y piezas especiales. Los sistemas que producen piezas con menor cantidad de agua son el prensado en seco (4% de humedad) y el prensado en semi-seco (10-15% de humedad). El sistema de colada es el que produce piezas con mayor contenido en agua.
4. Secadores: El objetivo del secado es la reducción del contenido de humedad de las piezas antes de su cocción, es una operación compleja en la que convergen múltiples factores: naturaleza de la arcilla, grado de preparación y homogeneización, tensiones que pueden haber tenido lugar durante el moldeo, diseño y formato de la pieza, uniformidad o desuniformidad de secado, etc. El tipo de secado que se lleve a cabo influirá en la resistencia y calidad final de la pieza después de su cocción. El secado de una pieza cerámica de cualquier tipo transcurre en dos fases: Eliminación del agua de mojado a velocidad constante manteniéndose húmeda la superficie de la pieza. En esta etapa se produce una contracción en la pieza igual al agua eliminada. La velocidad de eliminación del agua decrece manteniéndose seca la superficie de la pieza. La contracción de esta etapa es muy pequeña. El problema fundamental del secado es evitar que la contracción que sufre la pieza origine agrietamientos y roturas. Este condicionante controla la velocidad de secado ya que un secado excesivamente rápido puede agrietar la pieza. Para eliminar estos defectos en las piezas hay que evitar que los gradientes de humedad en la pieza sean excesivamente elevados.
5. Cocción: La cocción es la fase más importante y delicada del proceso de fabricación de productos cerámicos. En este proceso se confiere a la pieza las propiedades deseadas, al mismo tiempo que se muestra si las fases precedentes (amasado, moldeo y secado) se han llevado a cabo correctamente o no. Las piezas se cuecen en hornos, a una temperatura que va desde 875º C hasta algo más de 1000ºC.
6. Preparación y almacenamiento del producto final: Las piezas, ya terminadas, se depositan apiladas encima de pellets de madera o de las propias piezas y pueden envolverse con plástico retráctil y fleje (cinta plástica o metálica) para facilitar su posterior distribución. Por otro lado, en algunas empresas se humecta el material terminado para aportar la consistencia requerida por el cliente, este proceso se lleva a cabo de dos maneras distintas en función de cada instalación. A través del regado del material con manguera Insertando el producto en piscinas ya preparadas para tal hecho. El almacenamiento puede ser en nave cerrada o a la intemperie. Este proceso puede realizarse de manera manual o mediante la empaquetadora, para la colocación de flejes o retractilado de plástico de los paquetes de material terminado.
3. Conformado: comprende el amasado y moldeo.
3.1 Amasado: La arcilla debe estar lo bastante húmeda para mantenerla unida cuando se trabaja. En el amasado se regula el contenido de agua de la mezcla de la arcilla mediante la adición de agua o vapor (el vapor puede provenir de una caldera auxiliar). En este proceso se produce un consumo de energía eléctrica debido al propio funcionamiento de la maquinaria, por otro lado la humedad que se debe conseguir en la arcilla se puede proporcionar por dos caminos, adición directa de agua en la pasta, o mediante el vapor producido por una caldera auxiliar.
3.2 Moldeo: moldeo en la fabricación de piezas cerámicas es muy pequeña. Se requiere cantidad agua en las piezas moldeadas y por tanto un consumo energético del secado. En el caso del moldeo el proceso puede diferir en función del material a fabricar. Los sistemas de moldeo más empleados en la industria cerámica son: Moldeo manual: Cerámica artística, ladrillera. Tornos cerámicos: Cerámica artística, vajillas. Colada: Loza sanitaria. Extrusión: Ladrillera. Prensado en semi-seco: Baldosas y azulejos. Prensado en seco: Azulejos, baldosas, refractarios, vajillas y piezas especiales. Los sistemas que producen piezas con menor cantidad de agua son el prensado en seco (4% de humedad) y el prensado en semi-seco (10-15% de humedad). El sistema de colada es el que produce piezas con mayor contenido en agua.
4. Secadores: El objetivo del secado es la reducción del contenido de humedad de las piezas antes de su cocción, es una operación compleja en la que convergen múltiples factores: naturaleza de la arcilla, grado de preparación y homogeneización, tensiones que pueden haber tenido lugar durante el moldeo, diseño y formato de la pieza, uniformidad o desuniformidad de secado, etc. El tipo de secado que se lleve a cabo influirá en la resistencia y calidad final de la pieza después de su cocción. El secado de una pieza cerámica de cualquier tipo transcurre en dos fases: Eliminación del agua de mojado a velocidad constante manteniéndose húmeda la superficie de la pieza. En esta etapa se produce una contracción en la pieza igual al agua eliminada. La velocidad de eliminación del agua decrece manteniéndose seca la superficie de la pieza. La contracción de esta etapa es muy pequeña. El problema fundamental del secado es evitar que la contracción que sufre la pieza origine agrietamientos y roturas. Este condicionante controla la velocidad de secado ya que un secado excesivamente rápido puede agrietar la pieza. Para eliminar estos defectos en las piezas hay que evitar que los gradientes de humedad en la pieza sean excesivamente elevados.
5. Cocción: La cocción es la fase más importante y delicada del proceso de fabricación de productos cerámicos. En este proceso se confiere a la pieza las propiedades deseadas, al mismo tiempo que se muestra si las fases precedentes (amasado, moldeo y secado) se han llevado a cabo correctamente o no. Las piezas se cuecen en hornos, a una temperatura que va desde 875º C hasta algo más de 1000ºC.
6. Preparación y almacenamiento del producto final: Las piezas, ya terminadas, se depositan apiladas encima de pellets de madera o de las propias piezas y pueden envolverse con plástico retráctil y fleje (cinta plástica o metálica) para facilitar su posterior distribución. Por otro lado, en algunas empresas se humecta el material terminado para aportar la consistencia requerida por el cliente, este proceso se lleva a cabo de dos maneras distintas en función de cada instalación. A través del regado del material con manguera Insertando el producto en piscinas ya preparadas para tal hecho. El almacenamiento puede ser en nave cerrada o a la intemperie. Este proceso puede realizarse de manera manual o mediante la empaquetadora, para la colocación de flejes o retractilado de plástico de los paquetes de material terminado.
Maquinaría: 1. Molino de martillo o muelas: Ruptura de arcilla por vía semi húmeda. 2. Desmenuzadora: Triturar en la mina cantera, admite mineral seco (hasta humedad 20%). 3.Rallador alimentador rotativo: Proceso de mezcla, permite obtener mezcla perfecta entre aditivos y arcilla. 4.Hornos, caldera y Secaderos 5.Amasadora: diseñada para la homogeneización de una mezcla de arcilla y la incorporación de más agua o de colorantes y aditivos.Amasado de la arcilla.
6. Tornos cerámicos o Extrusora
Diagrama de Flujo:
Fuente: 1Características del sector:
- Gran disparidad de tamaños y tecnificación de las instalaciones productivas
- Fabricación de una gran variedad de productos
- Dispersión geográfica de los cetros de producción (ladrillos, tejas)
- Concentración de los centros de producción en determinadas zonas.
- El proceso de fabricación estructural puede ser diferente en cada empresa (operaciones de preparación de materias primas (molienda, humectación, amasado, etc) y en el moldeo (prensado, extrusión, colada, torneado, ect).
- El tiempo de secado y la temperatura del mismo varía según el tipo de secaderos que usen y piezas a fabricar (puede variar entre 2 a 4 horas hasta un máximo de 40 h, la temperatura entre 49]grados C. y 150. Esto es igual para la cocción.
RIESGOS Y MEDIDAS DE INTERVENCIÓN
Fuente 1: Grupo de Gestión Eficiente de Energía (Universidad del Atlántico), Grupo de Investigación en Energías (Universidad Autónoma de Occidente). UPME y COLCIENCIAS. Ahorro de energía en la industria cerámica.
http://www.revistavirtualpro.com/biblioteca/ahorro-de-energia-en-la-industria-ceramica#sthash.i96KEf8a.dpuf
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