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PROCESO DE LA CERAMICA SANITARIA

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Luis Yepes

on 21 May 2013

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Transcript of PROCESO DE LA CERAMICA SANITARIA

photo credit Nasa / Goddard Space Flight Center / Reto Stöckli Por: David Alvarez y
Luis Guillermo Marin PROCESO DE LA CERAMICA SANITARIA INTRODUCCION MATERIAS PRIMAS PREPARACION DEL CUERPO CERÁMICO MOLDEADO SECADO COCCIÓN El término "cerámica" proviene de la palabra griega "Kerameicos", que significa "de Barro".
Los productos cerámicos son artículos hechos por el "hombre", que han sido primero moldeados o modelados usando un amplio número de minerales y rocas, y luego permanentemente endurecidos por el calor (Adams, 1961). Esta definición clásica de producto cerámico se puede simplificar como: "objeto moldeado con materias primas naturales plásticas y endurecido permanentemente por el calor".
Pero también se puede generalizar como "el producto final de un proceso industrial (proceso cerámico) en el que se transforman y endurecen los materiales de partida (materias primas)". El proceso cerámico consta de cinco etapas:
1) la selección y preparación delas materias primas
2) la preparación del cuerpo cerámico, que consiste en la preparación de la mezcla, homogenización y amasado
3) el moldeado, que puede hacerse por varios procedimientos
4) el secado
5) la cocción. Las materias primas cerámicas son los materiales de partida con los que se fabrica el producto cerámico. Los productos cerámicos clásicos, que constituyen la "cerámica tradicional", están preparados con materias primas naturales. Que son principal mente arcillas.

La arcilla es una roca sedimentaria formada por partículas muy finas (>50% es <2jtm), que mezclada con agua es plástica, que endurece con el secado y calor; Para la cerámica sanitaria se utiliza la arcilla vitrificada.

Vitrificación es el proceso de fusión que las arcillas y los esmaltes pasan a medida que se disparan a la madurez. En un cuerpo de arcilla madurado completamente, los espacios entre las partículas refractarias están completamente llena con el vidrio, la fusión de las partículas entre sí y hacer que el cuerpo de arcilla impermeable al agua.
La porcelana se obtiene a partir de una muy elaborada pasta compuesta caolín feldespato y
cuarzo
-El caolín o caolinita, es una arcilla blanca muy pura.
-Los feldespatos son un grupo de minerales tecto y aluminosilicatos. La composición de feldespatos constituyentes de rocas corresponde a un sistema ternario compuesto de ortoclasa (KAlSi3O8), albita (NaAlSi3O8) y anortita (CaAl2Si2O8),
-El cuarzo está compuesto de dióxido de silicio (SiO2). Preparación de Materias Primas. Es una etapa preliminar, en donde las materias primas se preparan para que cumplan con las especificaciones requeridas. Se carga la Tolva-báscula de acuerdo a la fórmula para preparar la pasta, gracias a que simultaneamente trabaja como báscula e indica la cantidad que se debe adicionar para cumplir con la fórmula. En el fondo de la báscula se encuentra un tornillo sin-fin, el cúal se encarga de desterronar la materia prima y empujarla hacia la banda transportadora que la lleva a los molinos para su posterior molturación.

En esta operación se produce gran cantidad de material particulado debido a que se realiza en un alimentador que puede ser de varios anchos y longitudes, así como, en distintas alturas y tipos de tolvas, que generalmente tiene contacto directo con el ambiente. Este equipo esta accionado por un grupo motoreductor que mueve el lecho o fondo y otro acciona el eje distribuidor ; obteniendose así, las proporciones apropiadas para los componentes de la mezcla. Colado y Apertura de moldes. La barbotina que se descargo en las cisternas es luego bombeada hacia la sección de moldeado, que se realiza por colado, ya que la fluidez de la pasta debe cumplir con características especiales para su óptimo moldeado. En esta etapa del proceso se introduce la pasta fluidificada dentro de moldes de yeso, quienes le darán la forma final al producto. Este proceso de moldeo de baja energía se realiza a temperatura ambiente o ligeramente más elevada, y no requieren presiones superiores a los 2000 kg/cm2.

En el proceso de colaje de barbotinas, la eliminación de parte del vehículo líquido y la formación de la pieza se realizan a presiones muy bajas, que corresponden esencialmente a la presión estática del propio líquido actuando sobre la superficie rígida, porosa y permeable, de la cara interior del molde. La presión de moldeo puede aumentarse ejerciendo una presión suplementaria sobre la superficie libre de la barbotina (colaje a presión), o ejerciendo una depresión sobre la superficie exterior del molde (colaje al vacío), o aplicando una fuerza centrífuga por rotación del molde (colaje centrífugo). El proceso de colaje conduce a productos crudos de baja densidad, los cuales, al cocer, experimentan grandes contracciones.

Los moldes son llenados con la pasta, cumpliendo ciertas especificaciones de fluidez y humedad. para que el moldeo sea eficiente y se obtenga el producto deseado. Los moldes son llevados a sitios específicos, donde se realizará el proceso de secado a temperatura y humedad ambiente ; luego los moldes son abiertos y el objeto es llevado a la siguiente etapa del proceso. Generalmente se utiliza para la obtención de productos sanitarios cerámicos y de formas geométricas complicadas. En la actualidad se están realizando estudios para producir estas formas complicadas por medio de inyectores, óptimizando la energía y la pasta utilizada. Es una operación que en una u otra etapa del proceso de fabricación aparece en las industrias cerámicas. Al secar un sólido en el seno de una masa de aire, ocurren dos fenómenos. En primer lugar hay una transmisión de calor desde el aire hasta el sólido puesto que existe un gradientes de temperaturas entre ambos : además hay una transferencia de materia ya que el agua contenida en el sólido se desplaza hacia la interfase sólido - gas y posteriormente pasa al seno de este.

En la mayor parte de los secadores, el secado de los materiales cerámicos se efectúa mediante la circulación de aire caliente ; el aire sirve como portador de energía y transporta además, el vapor de agua. Este tipo de eliminación de agua puede considerarse con una buena aproximación, como un secado por convección pura. El proceso de secado depende de cuatro factores esenciales :
- La temperatura y la humedad del aire, es decir, el estado del aire.- La cantidad de aire que está en contacto con el material a secar en un momento determinado.- La relación superficie / volumen, es decir, la superficie específica del material.
- La naturaleza de la superficie del material
Las pastas cerámicas contienen arcillas plásticas que pueden considerarse como partículas sólidas rodeadas y separadas por películas de agua. La ausencia de homogeneidad, frecuente en las pastas cerámicas juega un papel importante, ya que esta ausencia de homogeneidad produce una eliminación irregular de agua, lo que provoca contracción en distintos puntos de la pieza y por tanto es base para la formación de fisuras.
El comportamiento de secado está muy influenciado por la composición mineralógica y la distribución granulométrica.
Las tensiones desarrolladas en las piezas cerámicas son debidas a la contracción de la pasta ; esta contracción no es igual en todos los puntos de la pieza debido a las diferencias en los contenidos de humedad entre el interior y el exterior de las piezas. SECADO PRELIMINAR Los secadores de productos cerámicos pueden ser horizontales o verticales, y se ubican después de la etapa de moldeado y al final del esmaltado ; este equipo generalmente trabaja con aire caliente a contracorriente y de acuerdo al producto a secar se programa la curva de secado. Una característica fundamental de los secadores es la de operar con su máxima capacidad para evitar deformaciones en el producto ; esta operación de secado se realiza en tres etapas :

En la primera etapa de secado, una cantidad constante de agua emigra desde el interior a la superficie donde se evapora, la temperatura del producto es constante y el calor necesario para la evaporación del agua lo proporciona el aire.
En la segunda etapa de secado, la evaporación se desarrolla en el interior de los productos, por lo que el vapor de agua y el calor deben recorrer trayectos relativamente largos. La velocidad de secado disminuye en función de la temperatura del aire ; en ésta etapa, la temperatura de los productos se va aproximando a la temperatura del aire.
En la tercera etapa de secado, la temperatura de los productos y la temperatura del aire son prácticamente iguales y es una etapa de difusión molecular.
En la tabla 3 se muestran las características de un secadero horizontal de rodillos, típicamente utilizado en la industria cerámica.

Este tipo de secadero es muy utilizado por su capacidad de producción, su velocidad de secado y su bajo consumo de energía, ya que el combustible utilizado es gas natural. ETAPAS DEL SECADO Una vez el producto sale del secador a la temperatura y Humedad óptima, se procede a realizarle el engobe y el esmaltado. Este vidriado se realiza por inmersión del producto moldeado ; el primer paso a realizar es el engobe, para evitar cualquier fisura que traiga la pieza del colado, luego se realiza el esmaltado por la misma operación, y al salir la pieza esmaltada se organizan en carro que alimenta el secadero túnel.
en esta parte del proceso también se realiza la etapa de serigrafia para dar el color deseado.

Luego del esmaltado regresa al proceso de secado y con esta operación se quiere garantizar que las piezas al llegar al horno tengan una humedad máxima del "1%" , y con esto evitar problemas en el horno ya sean explosiones o mala desgasificación de las piezas y otros inconvenientes.

En algunas ocasiones este equipo trabaja con aire contracorriente que es traído desde la sección de enfriamiento del horno túnel ; es alimentado mediante un sistema de vagones que, entra cargado de piezas y se mueve por los rieles guía. Esta operación tiene una duración de 30 minutos y es continua ; a la salida son llevados hasta la zona de alimentación del horno, para su posterior cocción. La acción del calor sobre las arcillas, y las mezclas de arcillas con otro materiales es, en realidad, la base de la industria cerámica. Dichos materiales, cuando son tratados a elevadas temperaturas, adquieren dureza y muchas otras cualidades favorables raramente igualadas por otras sustancias. La vitrificación de los productos cerámicos y su deshidratación previa por conversiones químicas, su oxidación y calcinación, se llevan a cabo en hornos que pueden ser operados en forma periódica o continua. Todas las instalaciones más nuevas tienen hornos continuos de túnel, que presentan muchas ventajas sobre los hornos intermitentes, como menores costos laborales, mayor eficiencia de combustible, ciclo de tiempo de procesamiento más cortos y mejor control de la operación. Los hornos más importantes son los hornos de túnel continuo (carro o rodillos), usados para la cocción de sanitarios, tejas, porcelana, vajillas de mesa y artículos refractarios. Existen dos tipos generales de estos hornos : los de fuego directo, en los que los gases de combustión pasan directamente entre los artículos, y los de tipo indirecto (de mufla), en los que no se permite que los productos de combustión entren en contacto con los artículos.
Los hornos túnel se cargan directamente sobre unos carros abiertos o se encierran en gacetas para mantenerlos limpios. Los carros pasan a través del túnel a contracorriente con los gases de combustión provenientes de la zona de fuego alto. HORNOS CONTINUOS ESMALTADO MATERIAL AUDIOVISUAL GRACIAS POR LA ATENCION PRESTADA
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