FABRICACIÓN INDUSTRIAL DE LA CERÁMICA
FABRICACIÓN INDUSTRIAL DE LA CERÁMICA
1. RECURSOS NATURALES INORGÁNICOS POTENCIALES DE EXPLOTACIÓN
Las materias primas esenciales de un producto de cerámica son la arcilla y el agua. Se pueden añadir productos no plásticos (“desgrasantes”) a la mezcla de arcilla y puede que se
necesiten engobes, pinturas o barnices para el acabado de las vasijas. Para cocerlas, es preciso disponer de combustible.
El componente mineral de la arcilla deriva de l a erosión de las rocas. El tamaño de sus partículas y las características de estos minerales proporcionan a la arcilla las propiedades físicas y químicas que permiten modelarla y cocerla, creando la cerámica.
Las arcillas pueden ser de dos clases: estáticas y sedimentarias. Las primeras se forman por la descomposición de rocas en el mismo lugar de su formación y suelen ser más puras, pero menos plásticas; las segundas, se forman mediante procesos sedimentarios por la acción del viento, del agua o de fenómenos peri glaciares y suelen ser más finas y plásticas.
La Fabricación de cerámica, es un proceso que contiene varias etapas, cada una de ellas encierran distintos niveles de complejidad. El primer paso consiste en verter, en los moldes de yeso previamente alineados, arcilla liquida o también conocida como barbotina. Una vez que han tomado la consistencia deseada se procede a desmoldarlos, y ubicarlos con cuidado, para llevar a cabo lo que se denomina “Tratamientos anteriores a la cocción”. Estos
están orientados a alisar las irregularidades que deja la fabricación como anillos o tiras de barro, así como para unir las distintas partes y al mismo tiempo alterar la apariencia de cada pieza. También dentro de este semiproceso, se realiza la colocacion de los apliques sobrerelieve.
2. DEFINICION OPERACIONAL DEL PROCESO INDUSTRIAL INORGANICO EN ESTUDIO
La arcilla es un material complejo, pero sus dos características principales son el pequeño tamaño de sus partículas y la elevada proporción de “minerales de arcilla” en la mezcla.
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La arena es el cuerpo de la cerámica, entre mayor cantidad cantidad de arena se utilice en lafabricación, menor será la calidad de la pieza, menor será su costo y mayor será la absorción del agua.
El fundente esta compuesto por sodio y potasio es el encargado de ayudar al paso del material crudo al material cristalizado o vitrificación. Entre más finos sean los fundentes mayor compactación tendrá el producto terminado y mayor exactitud tendrán las medias.
Los pisos cerámicos son los más resistentes e impermeables de los materiales. Fáciles de colocar y económicos, ofrecen una gran variedad de opciones. Entre ellos se encuentran los cerámicos y porcelanatos y los graníticos reconstituidos.
Los cerámicos y porcelanato aunque parecen similares, los porcelanatos resultan más duros y resistentes al desgaste y por ende, son más costosos. Sin embargo, se pueden conseguir cerámicos de gran resistencia al desgaste, realizados mediante un proceso de monocción. Ambos son fáciles de colocar y vienen en una gran variedad de colores y acabados.
3. PROPIEDADES FISICAS, QUIMICAS, TERMODINAMICAS Y AMBIENTALES DEL PROCESO 1. Propiedades físicas: Color y aspecto: el color depende de las impurezas (óxido de hierro) y de los aditivos
que se empleen con la finalidad de ornamentar en la construcción.
Heladicidad: es la capacidad de recibir las bajas temperaturas sin sufrir deterioros en las caras expuestas al frío. Resistencia mecánica: usualmente la exigencia se refiere a la resistencia a compresión y módulo de elasticidad, magnitudes muy relacionadas con la porosidad. Cabe así mismo señalar la aceptable resistencia a tracción del material cerámico.
Dureza: presentan una gran resistencia mecánica al rozamiento, al desgaste y a la cizalladura.
Temperatura: Son capaces de soportar altas temperaturas, elevado punto de fusión, bajo coeficiente de dilatación y baja conductividad térmica.
2. Propiedades químicas:
Densidad y porosidad: son en todo análogas en lo definido para piedras naturales. La densidad real es del orden de 2g/cm3.
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Absorción: recibe el nombre de absorción específica al % en peso de agua absorbida respecto de una pieza seca. Con ella está relacionada la permeabilidad.
Estabilidad y resistencia: Tienen gran estabilidad química y son resistentes a la corrosión
Características eléctricas: Poseen una amplia gama de cualidades eléctricas.
4. DESCRIPCION DE LOS DIFERENTES METODOS Y TECNOLOGIAS DE INDUSTRIALIZACION DEL PROCESO. OBTENCIÓN DE CERÁMICOS En este primer grupo de los métodos del procesamiento de los cerámicos se da forma empleando diversos métodos y luego se hornea para darle resistencia.
La fundición por revestimiento: Es un método interesante y casi único en cuento una suspensión de arcilla en agua se vierte en un molde. Generalmente el molde se hace de yeso, con porosidad controlada, de modo que parte de agua de la suspensión entre en la pared del molde. A medida que el contenido de agua en la superficie disminuye, se forma un sólido suave. El liquido sobrante se elimina y la forma hueca se retira del molde. La unión en este punto es arcilla- agua.
La conformación plástica en húmedo: Se efectúa por medios diversos. En unos de los casos se apisona un refractario húmedo en un molde y luego se lo destruye para que salga en una forma determinada. La masa plástica se fuerza a trabes de un troquel para producir una forma alargada que luego se corta a longitud deseada. Por otra parte, cuando se desea formar figuras circulares tales como platos, se coloca una masa de arcilla húmeda en una rueda rotativa, y se la conforma con una herramienta.
Prensado con polvo seco: Esto se consigue rellenando un troquel con polvo y luego prensándolo. Generalmente el polvo contiene algún lubricante, tal como ácido, esteárico o cera. Después de haberse llevado a cabo cualquiera de los procesos anteriores, la pieza fresca o verde se somete al horneado. Mientras se calienta, se elimina el agua y los gigantes volátiles.
El prensado en caliente: Involucra simultáneamente las operaciones de prensado y sinterización. Las ventajas que se obtienen sobre el prensado en seco son: mayor densidad y tamaño más fino del grano. El problema es obtener una duración
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adecuada del troquel a temperaturas elevadas, para lo cual muchas veces se emplean atmósferas de protección.
La compactación isostática: Es una manera muy especial de prensar polvos en un fluido comprensible para evitar la compactación no uniforme que a veces se observa en los troqueles. El polvo se encapsula en un recipiente que se pueda comprimir y se sumerge en un fluido presurizado. Las formas del recipiente y de los corazones removibles determinan la forma del prensado. El prensado puede ser en caliente o en frió.
5. PROCESO DE FABRICACIÓN Las industrias de cerámica fina y de construcción utilizan como materia prima básica todo tipo de arcillas y caolines, así como chamota (arcilla cocida), feldespatos y arenas. La industria
de
materiales
refractarios
y
de
abrasivos
y
la
cerámica
técnica
utilizan, además, otros muchos óxidos resistentes a altas temperaturas o a la abrasión, por ejemplo, corindón (Al2O3), óxido de circonio (ZrO2) o carburo de silicio (SiC). Las empresas tienden cada vez más a utilizar no sólo sus propias materias primas, cercanas a la empresa, sino también a comprarlas ya preparadas, sobre todo para productos refractarios, abrasivos y cerámica técnica, así como las materias primas necesarias para el vidriado y fritado. En los procesos de producción de cerámica de construcción y fina es típico típi co el esquema operativosiguiente: Obtención, preparación, conformación, secado, a veces vidriado o engobe, cochura, clasificación/embalaje y transporte. El desarrollo de las distintas etapas del proceso varía de acuerdo con la técnica seleccionada. En principio, se utilizan procedimientos de vaciado, procedimientos plásticos o procedimientos de prensado en seco, siendo loslímites entre unos y otros fl uidos.
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Procedimientos de modelado Procedimientos de vaciado
Procedimientos plásticos
Procedimientos de prensado en seco
Ladrillos
Refractarios
Tejas
Azulejos y baldosas
Arcilla expandida
Loza
Baldosas hendidas
Baldosas de gres
Electroporcelana
Cerámica técnica
Loza
Esteatita
Productos de alfarería
Cuerpos abrasivos
Porcelana Sanitarios Electroporcelana Refractarios
En el procedimiento de vaciado, las materias primas se dosifican, trituran en húmedo y vacían en forma de pasta fluida o barbotina dentro de moldes de yeso. En el vaciado a presión, la barbotina se moldea bajo presión en máquinas para transformarse en la pieza bruta. En el procedimiento plástico las materias primas se preparan generalmente en húmedo, se mezclan y semodelan plásticamente con contenidos de humedad del 15 - 20 % de agua. En el procedimiento de prensado en seco en cerámica fina, las materias primas pr imas se suelen preparar en húmedo y a continuación secar en la torre de pulverización hasta una humedad residual del 5 - 7 %. En la industria de materiales refractarios, las materias primas se mezclan en seco y, frecuentemente, se elaboran con humedades de prensado < 2 %, utilizándose también para ello aglomerantes orgánicos e inorgánicos. Los productos moldeados se secan, y después del secado se cuecen. La cochura se realiza por lo general en hornos túnel cuando la producción es alta; los productos especiales se cuecen principalmente en hornos individuales, de cúpula o de cámara, y los productos de cocción rápida en hornos giratorios de diversos tipos. En algunos países la cochura, sobre
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todo de los productos de ladrillería, se efectúa también en hornos de cámara individual y anulares de fabricación propia, o en sistemas de apilamiento. Las baldosas, azulejos y la loza sanitaria se fabrican a partir de arcillas especiales a las que se aplica un tratamiento de vidriado o esmaltado que aporta una gran dureza superficial al material, a la vez que permite diseños y colores muy variados. a) 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. b) 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. c) 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. d) 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). e) 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. f) Decoración o serigrafiado.
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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. g) 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.
6. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO PRINCIPAL
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7. DIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROCESO PRINCIPAL
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8. REACCIONES QUÍMICAS QUE IDENTIFICAN AL PROCESO ELEGIDO La formula teórica de la caolinita es Si2Al2O5(OH)4 frecuentemente expresada como Al2O3·2SiO2·2H2O. Formación
Se forman por descomposición de rocas feldespáticas en procesos geológicos Un ejemplo es la reacción a partir del feldespato potásico
() )
Si no se elimina el imina adecuadamente adecuadamente el potasio durante el proceso se forman arcillas ilíticas.
Reacciones en el proceso de cocción
A aproximadamente 550 ºC se produce la deshidroxilación de los gruposhidroxilos que contiene la caolinita, formando metacaolinita. Este proceso es endotérmico
9. REACCIONES QUÍMICAS DERIVADAS
La alúmina Al2O3 es la sustancia química más extensamente usada en la industria de la cerámica.
() () () ) El hidrato que precipita es siempre el trihidrato, independientemente de que, en la bauxita, el aluminio se encuentre como monohidrato (boehmita y diásporo) o trihidrato (gibbsita). El producto precipitado se denomina hidrargirita, bayerita o gibbsita.
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La gibbsita se clasifica continuamente, se lava para reducir el contenido de sodio y luego se calcina, según la reacción:
La circona, ZrO2 , de una pureza del 99 % se obtiene por la fusión cáustica del circón, SiZrO4.
El circón también puede disociarse en ZrO 2+ SiO2 por calentamiento por encima de 1750 ºC y posteriormente proceder a una lixiviación con acido sulfúrico para separar el circonio:
( ( )
10. CONDICIONES DE PROCESO Las temperaturas de coccióny de construcción empiezan, dependiendo de la materia prima, a 950 °C. Por el contrario, la mayoría de los productos de cerámica fina se cuecen entre 1100 C y 1400 C.
11. ESQUEMATIZAR LOS MECANISMOS DE REACCIÓN DEL PROCESO PRINCIPAL
deshidratacion(2SiO2·Al2O3·2H2O → 2SiO2·Al2O3 + 2H2O↑) descomposicion (CaCO3 → CaO + CO2↑) CO2↑) combustión(CnHm → CO2↑+ CO2↑+ H2O↑) cristalizacion (2SiO2 + 3Al2O3 → 3 Al2O3·2SiO2) Al2O3·2SiO2)
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12. TECNOLOGIA DE PURIFICACION DEL PRODUCTO PRINCIPAL A OBTENER: El propósito del secado de cerámicas es eliminar el agua del cuerpo cerámico plástico antes de ser sometida a altas temperaturas. Generalmente, la eliminación de agua se lleva a cabo a menos de 100ºC y puede tardar tanto como 24hs. para un trozo de cerámica grande. La mayoría de los aglutinantes orgánicos pueden ser eliminados de piezas cerámicas por calentamiento en el rango de 200 a 300ºC, aunque algunos residuos hidrocarbonados pueden requerir un calentamiento a temperaturas mas elevadas. En la fabricación de cerámicas este tratamiento térmico se basa en la transformación de un producto poroso en otro compacto y coherente.En el proceso de sinterizado las partículas coalescen por difusión al estado sólido a muy altas temperaturas pero por debajo del punto de fusión del compuesto que se desea sinterizar. En la sinterización, la difusión atómica tiene lugar entre las superficies de contacto de las partículas a fin de que resulten químicamente unidas.
13. CINETICA Y TERMODINAMICA DE LA REACCION PRINCIPAL:
Se somete a la prensa estática (llamada así porque actúa en todas las direcciones) a presiones muy altas, hasta 3000 kilos por centímetro cuadrado.
Para arcillas la temperatura de cocción es de entre 700 a 1.000 °C. Si una vez cocida se recubre con óxido de estaño (similar a esmalte blanco), se denomina loza estannífera. Se fabrican: baldosas, ladrillos, tejas, jarrones, cazuelas, etc.
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14. IMPACTO AMBIENTAL Y PROPUESTAS DE MITIGACIÓN
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EL IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL SECTOR CERÁMICO El principal impacto medioambiental del sector se centra en las emisiones atmosféricas, generadas fundamentalmente fundamentalmente en los procesos de de fusión de las fritas, cocción y esmaltado, esmaltado, elevado consumo energía y generación de residuos. En el presente epígrafe se efectúa un breve análisis del impacto medioambiental de la actividad del sector cerámico. Para ello se han analizado analizado los aspectos medioambientales del sector. 14.2. Consumo de materias primas en el sector cerámico Las baldosas cerámicas cerámicas (gres esmaltado, esmaltado, gres porcelánico y azulejo) azulejo) son piezas que están constituidas normalmente por un soporte de naturaleza arcillosa y porosidad variable con o sin un recubrimiento de naturaleza esencialmente vítrea.
Atendiendo a la constitución de dichos productos, las materias primas utilizadas en el proceso de fabricación de baldosas cerámicas se pueden dividir en dos grandes grupos: Materias primas del soporte cerámico: En este caso se parte parte de una mezcla de
materias primas, primas, denominadas denominadas comúnmente pasta, la cual cual sufre diversas
transformaciones físico-químicas hasta alcanzar las propiedades requeridas requeridas para el producto acabado. • Materias primas del esmalte
14.3. Consumo de agua en el sector cerámico El consumo de agua es un aspecto medioambiental medioambiental importante en el sector cerámico, ya que el agua es un elemento elemento indispensable que que puede tener funciones funciones tecnológicas como materia prima o funciones auxiliares de líquido de lavado o refrigerante. Las necesidades de agua son muy variables y dependen de cada tipo de instalación en particular.
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14.4. Consumo energético en el sector cerámico El consumo de energía en el sector cerámico está considerado como un aspecto significativo, tanto desde un punto de vista económico como medioambiental. Desde el punto de vista económico, el consumo consumo de energía (térmica y eléctrica) es uno de los principales costes de producción en el sector de fabricación de baldosas cerámicas. Desde Desde el punto de vista medioambiental, medioambiental, el consumo consumo de energía térmica se considera significativo, significativo, ya que uno de los principales principales compuestos compuestos que se genera
en
cualquier proceso de de combustión es el dióxido de carbono (CO2), siendo éste uno de los principales responsables del conocido “efecto invernadero”.
La energía térmica en el sector de las las baldosas cerámicas cerámicas es consumida consumida fundamentalmente en tres etapas de proceso: - Cocción (50-60% del total) - Secado por atomización (30-40%) - Secado de pieza compactada (5-10%) Esta energía térmica puede puede obtenerse por la combustión combustión de: fuelóleo, gasóleo, propano y gas natural. Históricamente se han han venido utilizando como combustibles combustibles el fuelóleo y el gasóleo. Pero estos fueron sustituidos sustituidos a finales de los 70 prácticamente es su totalidad totalidad por el propano y el gas natural natural por las ventajas tecnológicas y medioambientales medioambientales que presentan presentan frente a los anteriores.
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Cabe destacar que la adopción adopción del gas natural, natural, a principios de los 80, como combustible propició uno de los cambios cambios tecnológicos más importantes importantes en la historia de la producción de baldosas cerámicas: el uso de hornos de rodillos que permite conocer el soporte y el esmalte en una única cocción (monococción). En cuanto a la energía eléctrica las empresas se abastecen de ésta directamente de red o en el caso de empresas con sistemas de cogeneración existe la posibilidad de autoconsumo. Cabe destacar que el consumo de energía eléctrica eléctrica ha aumentado aumentado en los últimos años debido a los cambios tecnológicos, al al aumento de la automatización automatización
del proceso de
producción y al incremento de la producción. A pesar de ello la energía primaria consumida para obtener esta energía eléctrica se mantiene prácticamente constante debido a la contribución de de las instalaciones instalaciones de cogeneración. Las instalaciones instalaciones de cogeneración cogeneración permiten la producción producción de energía térmica y eléctrica mediante el aprovechamiento aprovechamiento de los gases gases calientes de escape de los
procesos de de
atomización y secado y utilizando gas natural como combustible. La implantación de instalaciones de cogeneración cogeneración es muy positiva positiva desde el punto de vista medioambiental ya que permite un importante ahorro de energía primaria y una reducción en a las emisiones de CO2. Emisiones a la atmósfera en el sector cerámico Las emisiones atmosféricas atmosféricas es uno de los aspectos medioambientales medioambientales más importantes en la producción de baldosas baldosas cerámicas, debido principalmente principalmente al elevado número de actividades desarrolladas dentro de una misma empresa que dan lugar a la generación de emisiones a la atmósfera. Cada una de las emisiones generadas tienen unas características más o menos definidas en función de la etapa etapa de proceso donde se generan. generan. Si atendemos a la temperatura de de emisión de las mismas, las emisiones generadas se se pueden clasificar en: • Emisiones gaseosas a temperatura ambiente (emisio nes frías), las cuales pueden estar
canalizadas (a (a través chimeneas) chimeneas) o bien tratarse de emisiones de
carácter disperso,
normalmente estas últimas últimas se generan en actividades de de manipulación y almacenamiento almacenamiento de materiales de naturaleza pulverulento (caso cerámico). • Emisiones gaseosas procedentes de procesos de combustión (emisiones calientes).
14.5. La generación de aguas residuales en el sector cerámico
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La generación de aguas aguas residuales es un aspecto aspecto medioambiental significativo significativo en el sector de fabricación de baldosas cerámicas. La generación de aguas residuales en la industria cerámica es debida principalmente a las operaciones de limpieza de las instalaciones de preparación y aplicación de esmaltes. Las características de este agua residual pueden ser variables, ya que las operaciones de limpieza se realizan de forma intermitente y existe una amplia gama de aplicaciones de esmaltes. Las aguas residuales presentan turbidez y color debido a l as finísimas partículas de esmalte y mineral arcilloso en suspensión. Desde el punto de vista químico las aguas residuales producidas en el sector cerámico se caracterizan por la presencia de: sólidos en suspensión, aniones en soluciones (sulfatos, cloruros, fluoruros...), metales pesados en solución y/o suspensión (principalmente PB y Zn), compuestos de boro y trazas de materia orgánica (vehículo serigráficos y colas utilizados en las operaciones de esmaltado). La concentración de estas especies dependerá del tipo y composición de los esmaltes utilizados y del caudal de agua. El tratamiento más adecuado para la depuración de las aguas residuales procedentes de la industria cerámica es un tratamiento físico-químico, que consiste en una serie de etapas en las que se desarrollan los procesos de sedimentación, homogeneización, neutralización, coagulación y floculación. Las plantas de tratamiento físico-químico se adecuan a la naturaleza del agua a tratar, al tipo de proceso que genera dicho vertido y al caudal del mismo. Actualmente, el boro es la sustancia química presente en las aguas residuales que más difícil es su eliminación, debido a la elevada solubilidad del boro y de los compuestos que forma. Para conseguir separar dicho elemento no es suficiente con un tratamiento físico-químico, sino que es necesario aplicar un tratamiento terciario como: ósmosis inversa, intercambio iónico, etc. 14.6. La generación de residuos en el sector cerámico La generación de residuos es uno de los aspectos medioambientales más importantes en el proceso de producción de baldosas cerámicas. Cabe destacar que la gestión de residuos en el sector de fabricación de baldosas cerámicas ha mejorado notablemente en los últimos
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años, debido fundamentalmente a la extensa normativa de reciente aprobación que regula este aspecto. La tipología de residuos que se generan en una industria de baldosas cerámicas es muy amplia debido a la gran variedad de materias primas, productos, aditivos, etc., que se utilizan en el propio proceso de fabricación como en el resto de actividades paralelas (depuración de aguas, mantenimiento de la maquinaria, etc.). En función de su clasificación según la normativa vigente en materia de residuos se identifican residuos asimilables a urbanos, residuos inertes, residuos no peligrosos y residuos peligrosos. - Los residuos asimilables a urbanos generados generados son cuantitativamente cuantitativamente poco importantes. - Los residuos inertes constituyen constituyen la tipología de residuos residuos más numerosos. numerosos. Algunos de los residuos inertes generados son: restos de materias no peligrosas, residuos de producto acabado, residuos de servicios generales y mantenimiento, etc. - Los residuos no peligrosos incluyen los lodos cerámicos generados generados como consecuencia consecuencia de las operaciones de limpieza de las secciones de preparación y aplicación de esmaltes y los retos de piezas crudas esmaltadas. - Los residuos peligrosos se obtienen en aquellas etapas del proceso que utilizan materias primas que contienen sustancias o elementos que les pueden conferir este carácter. Entre los diferentes residuos peligrosos que se generan, se encuentran restos de materias primas peligrosas, aditivos que posean carácter de residuos peligroso, aceites usados, etc.
15. APLICACIONES Y FINES DEL PRODUCTO ELABORADO, TRATAMIENTO DE SERVICIOS
Los cerámicos avanzados incluyen los carburos, los boruros, los nitruros y los óxidos. Generalmente estos materiales se seleccionan tanto por sus propiedades mecánicas como físicas a altas temperaturas. Un extenso grupo de cerámicos avanzados se usa en aplicaciones no estructurales, aprovechando sus únicas propiedades magnéticas, electrónicas y ópticas, su buena resistencia a la corrosión a alta temperatura, su capacidad de servir como sensores en la detección de gases peligrosos y por ser adecuados para dispositivos de prótesis y otros “componentes de repuesto para el ser humano”. La Alúmina (Al2O3): Se utiliza para
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contener metal fundido o para operar a alta temperatura donde se requiere buena resistencia. - El Nitruro De Aluminio (AIN): Proporciona un buen aislante eléctrico, pero tiene ti ene alta conductividad térmica. Dado que su coeficiente de expansión térmica es similar al del silicio, el AIN es un sustituto adecuado del Al2O3 como material de sustrato para circuitos integrados. - El Carburo De Boro (B4C): Es muy duro y aún así extraordinariamente ligero. Además de su utilización como blindaje nuclear, encuentra uso en aplicaciones que requieren excelente resistencia a la abrasión, como parte en placas blindadas. - El Carburo De Silicio (SiC): tiene una resistencia a la oxidación extraordinaria a temperatura incluso por encima del punto de fusión del acero. A menudo el SiC se utiliza como recubrimiento para metales, para compuestos de carbono y otros cerámicos a temperaturas extremas. - El Nitruro De Silicio (Si3N4): Son candidatos para componentes de motores automotrices y de turbina de gas, permitiendo temperaturas de operación más elevadas y mejores eficiencias de combustible, con menor peso que los metales y aleaciones tradicionales. - El Sialón: Se forma cuando el aluminio y el oxígeno reemplazan parcialmente al silicio y al nitrógeno en el nitruro de silicio. Es relativamente ligero, con un coeficiente de expansión térmica bajo, buena tenacidad a la fractura, y una resistencia superior a la de muchos de los demás cerámicos avanzados comunes. El sialón puede encintrar aplicaciones en componentes para motor y otras aplicaciones, que a su vez involucran altas temperaturas y condiciones severas de desgaste. - El Boruro De Titanio (TiB2): Es un buen conductor de la electricidad y del calor. Además tiene excelente tenacidad. El TiB2, junto con el carburo de silicio y la alúmina, son aplicaciones en la producción de blindajes. - La Urania (UO2): Utilizado como combustible de reactores nucleares. Concluimos en que los materiales cerámicos, debido a sus propiedades térmicas, eléctricas y mecánica, es de gran aplicación en muchos de los ámbitos industriales. Un ejemplo de tal aplicación, es el desarrollo del sistema de protección térmica para vehículos orbítales, como el trasbordador espacial. Dado que el trasbordador espacial ha de ser usado para al menos en 100 misiones, se hizo necesario el desarrollo de nuevos aislamientos cerámicos en losetas. Alrededor del 70% de la superficie externa del vehículo orbital está protegida del calor por aproximadamente 24000 losetas individuales de cerámica hechas en un compuesto de fibra de sílice.
16. CASOS PROBLEMATICOS DE INTERES INDUSTRIAL Distribución del consumo de energía El consumo de energía es elevado debido a la gran cantidad de maquinaria involucrada en el proceso, en este factor influye el grado de mecanización que tenga la instalación analizada
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ya que, existen muchos subprocesos que en muchas empresas realizan sin mecanización, sino mediante operarios que se encargan de llevarlos a cabo. Hay que destacar la gran influencia de los costos energéticos en el precio final del producto, producto, oscilando entre el 25 y el 40% según el tipo de producto y de tecnología. En la siguiente tabla se muestran los tipos de energía más utilizados, y se realiza una valoración del consumo respecto al total de la instalación:
Los datos de la tabla 3 corresponden a una empresa donde el transporte del material por la planta y su posterior preparación para distribución está mecanizado, y por lo tanto existe un consumo de electricidad por parte de la maquinaria involucrada. Un factor muy importante en el sector y que influye en el consumo de energía térmica es el combustible utilizado en los procesos de combustión ya que cada combustible tiene sus características, y por lo tanto, tendrán diferente comportamiento energético durante la combustión.
Comparación de Combustibles.
Una vez analizadas las principales características de los combustibles más utilizados del sector, se recogen las principales ventajas e inconvenientes de cada uno. Tabla 5. Ventajas e inconvenientes de la utilización de los distintos combustibles en el sector de la cerámica.
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