TEJAS PROCESOS DE PRODUCCIÓN
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANER Facultad de Ingeniería Ingeniería Industrial Cerámicos II
Mónica Paola Tascón Ceballos Cód. 1191239 0
Contenido pág. ¿QUÉ SON LAS TEJAS? ................................................................................................................................... 4 ¿Cuáles son los tipos de producción de teja que existen? ..................................................................... 4 Tejas hechas a mano .................................................................................................................................... 4 Tejas mecanizadas ....................................................................................................................................... 4 Tejas automatizadas .................................................................................................................................... 4 Tejas prensadas ........................................................................................................................................... 4 TEJAS HECHAS A MANO ETAPAS DEL PROCESO .................................................................................................................................... 5 PREPARACIÓN DE LA PASTA ....................................................................................................................... 6 CONFORMADO Y SECADO ........................................................................................................................... 7 COCCIÓN ........................................................................................................................................................ 7 MATERIA PRIMA UTILIZADA .......................................................................................................................... 8 ARCILLA ......................................................................................................................................................... 8 ARENA ............................................................................................................................................................ 8 AGUA .............................................................................................................................................................. 8 HERRAMIENTAS .............................................................................................................................................. 9 GRADILLA ...................................................................................................................................................... 9 RASERO .......................................................................................................................................................... 9 GALÁPAGO ..................................................................................................................................................... 9 AZADONES Y PALAS ..................................................................................................................................... 9 TEJAS MECANIZADAS ETAPAS DEL PROCESO .................................................................................................................................. 10 EXPLOTACIÓN ............................................................................................................................................ 10 MADURACIÓN .............................................................................................................................................. 11 TRATAMIENTO MECÁNICO PREVIO.......................................................................................................... 11 DEPÓSITO DE MATERIA PRIMA PROCESADA ......................................................................................... 12 HUMIDIFICACIÓN ...................................................................................................................................... 12 LAMINADO .................................................................................................................................................. 12 MODELADO ................................................................................................................................................. 12 SECADO ........................................................................................................................................................ 13 Secado natural o apilado al verde .............................................................................................................. 14 1
Secado artificial ......................................................................................................................................... 14 COCCIÓN .......................................................................................................................................................17 Hornos de combustibles sólidos .................................................................................................................17 Hornos de combustible líquidos ................................................................................................................ 18 Hornos de combustible gaseoso ................................................................................................................ 18 Horno eléctrico .......................................................................................................................................... 18 Horno Hoffman ......................................................................................................................................... 19 Horno Túnel .............................................................................................................................................. 20 Horno colmena .......................................................................................................................................... 20 Horno vertical ........................................................................................................................................... 21 Horno de llama horizontal ........................................................................................................................ 21 Hornos continuos de zona móvil de cocción ............................................................................................. 21 ALMACENAMIENTO ................................................................................................................................... 22 MATERIA PRIMA Y DEMÁS MATERIALES ................................................................................................... 23 MATERIALES USADOS PARA LA FABRICACIÓN DE LA TEJA ................................................................ 23 MATERIALES UTILIZADOS DURANTE EL PROCESO .............................................................................. 24 MAQUINARIA .................................................................................................................................................. 25 DESMENUZADOR ....................................................................................................................................... 25 ALIMENTADORES LINEALES .................................................................................................................... 26 MOLINO ....................................................................................................................................................... 27 AMASADOR .................................................................................................................................................. 27 LAMINADOR ................................................................................................................................................ 28 EXTRUSORA ................................................................................................................................................ 28 CORTADORA ................................................................................................................................................ 28 TEJAS AUTOMATIZADAS ¿CÓMO ES EL PROCESO EN BRASIL? ........................................................................................................... 30 COMPRA Y RECEPCIÓN DE MATERIAS PRIMAS ..................................................................................... 30 PREPARACIÓN DE CUERPO CERÁMICO .................................................................................................. 31 LAMINACIÓN Y CONFORMADO DEL CUERPO CERÁMICO .................................................................... 31 EL SECADO .................................................................................................................................................. 32 QUEMA ......................................................................................................................................................... 32 ALMACENAMIENTO ................................................................................................................................... 32 ¿CÓMO ES EL PROCESO EN EUROPA? ......................................................................................................... 33 EXPLOTACIÓN EN CANTERA .................................................................................................................... 33 MADURACIÓN ............................................................................................................................................. 33 TRATAMIENTO MECÁNICO PREVIO......................................................................................................... 34 2
HUMIDIFICACIÓN ...................................................................................................................................... 35 MOLDEADO ................................................................................................................................................. 35 SECADO ........................................................................................................................................................ 36 COCCIÓN ...................................................................................................................................................... 36 CONTROL DE CALIDAD .............................................................................................................................. 37 DESCARGA Y ALMACENAJE ...................................................................................................................... 37 TEJAS PRENSADAS ETAPAS ............................................................................................................................................................ 39 ACOPIO DE MATERIAS PRIMAS ................................................................................................................ 39 MOLIENDA PRIMARIA Y HUMECTACIÓN................................................................................................ 39 ALMACENAMIENTO ................................................................................................................................... 39 LAMINACIÓN Y HUMIDIFICACIÓN .......................................................................................................... 39 EXTRUSIÓN ................................................................................................................................................. 40 PRENSADO................................................................................................................................................... 40 SECADO ........................................................................................................................................................ 40 ESMALTADO ................................................................................................................................................ 40 CARGA DE VAGONETAS ............................................................................................................................. 41 COCCIÓN ...................................................................................................................................................... 41 CLASIFICACIÓN .......................................................................................................................................... 41 DESCARGA, PALETIZADO Y ENFUNDADO ............................................................................................... 41 TRATAMIENTO SUPERFICIAL ................................................................................................................... 41 MAQUINARIA .................................................................................................................................................. 42 PRENSAS MECÁNICAS................................................................................................................................ 42 Principales características técnicas ........................................................................................................... 42 PRENSAS HIDRÁULICAS ............................................................................................................................ 43 MOLDES ....................................................................................................................................................... 43 TIPOS DE TEJAS PRENSADAS.................................................................................................................... 44 Tejas Francesas ......................................................................................................................................... 45 Tejas Portuguesas ...................................................................................................................................... 45
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PRODUCCIÓN DE TEJAS Universidad Francisco de Paula Santander
¿QUÉ SON LAS TEJAS? … UN POCO DE HISTORIA El empleo de tejas para cubiertas se atribuye a los griegos, que utilizaban placas de cerámica delgadas y ligeramente curvadas. El arrabal del Kerámikon en Atenas se llamaba así por fabricarse en él tejas cerámicas. Plinio el Viejo dice que los belgas se servían de una piedra blanca y blanda para fabricar las tejas. El palacio de los reyes de Francia tomó el nombre de Tullerías al haber allí antiguamente tejares.
Las tejas son piezas con las que se forman cubiertas en los edificios, para recibir y canalizar el agua de lluvia, la nieve, o el granizo. Hay otros modos de formar las cubiertas, pero cuando se hacen con tejas, reciben el nombre de tejados.
¿Cuáles son los tipos de producción de teja que existen? Actualmente encontramos en el mercado gran cantidad de modelos de tejas para la construcción de viviendas, de colores, materiales y diseños innumerables; desde tejas de pizarra hasta modernas tejas de plástico diseñadas para cubrir las necesidades actuales de la sociedad y que a su vez protegen el medio ambiente. Sin embargo, como todos los aspectos, las tejas han tenido una evolución en todos sus procesos de fabricación. Tejas hechas a mano Quizá fue la primera pieza de construcción que se empleó cocida. La característica principal de estas tejas es su durabilidad.
Tejas mecanizadas En este tipo de fabricación la diferencia está en el uso de una máquina extrusora que da la forma de la teja.
Tejas automatizadas En la actualidad grandes empresas emplean alta tecnología recurriendo a la mínica cantidad de mano de obra, bajando precio de fabricación pero con grandes costos de inversión.
Tejas prensadas Presentan características geométricas fijas, con pequeñas variaciones en sus parámetros dimensionales, con zonas curvas que resaltan su presencia y zonas planas “De comprar vieja, comprar teja”. – Dicho alfarero 4
TEJAS A MANO La cerámica cocida es tan antigua como las pirámides de Egipto y la Muralla China, milenarias construcciones hechas con este material y que han resistido el paso del tiempo, la erosión de los elementos y los avatares de la historia. Antiguamente todas las piezas utilizadas para las arquitecturas se elaboraban a mano, y hablando especialmente de las tejas, son pocos los tejares que aún quedan y que siguen trabajando el ladrillo y la teja como hace milenios, de forma artesanal, con las manos y las herramientas tradicionales. La teja la emplearon los romanos en la canalización y alcantarillado del agua, que transportaban por medio de acueductos y acequias hasta las ciudades, donde era distribuida por los canales. Otro tanto sucede con la baldosa; ésta fue utilizada por los pueblos de la antigüedad para cimentar los suelos de las viviendas, los castillos y los palacios de los nobles.
ETAPAS DEL PROCESO Si nos acercamos a los tejares artesanales vemos en una carretilla el barro que acababan de amasar y se disponen a llevarlo hasta el molde para formar las tejas y ejecutar este oficio que se ha ido trasmitiendo de generación en generación. Para explicar este proceso debemos tener en cuenta que estos materiales se utilizan hoy fundamentalmente para la construcción de viviendas y en el decorado de fachadas e interiores de bares y chalets.
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PREPARACIÓN DE LA PASTA
La arcilla con la que se hace el barro, hasta hace unos pocos años, se excavaba con pico y pala y se transportaba hasta el tejar a lomos de burros o en carros. Ahora este proceso se realiza utilizando maquinaria moderna, pero se sigue amasando el barro con los pies y el azadón, como se hacía antaño. Se hace una fosa de las siguientes medidas: largo 1 m, ancho 0.70 m, profundidad 0.80 m. La tierra extraída de esta fosa se desmenuza con todo cuidado; un trabajo fácil es hacerla pasar a través de un tamiz apropiado y de manera que la misma quede completamente pulverizada. El fondo de la fosa debe ser apisonada de manera que ofrezca cierta resistencia e impermeabilidad; terminado esto se vuelca en la fosa unas cuantas paladas de tierra pulverizada, luego tres o cuatro baldes de agua, después otras tantas paladas de tierra y otros tantos baldes de agua y así sucesivamente.
Cuando la fosa se encuentre más o menos llena se procede a revolver el barro con ayuda de una azada; este trabajo debe efectuarse con toda precaución de manera que el barro se compacte, íntimamente y presente un aspecto lechoso y consistente. Una vez obtenido esto, lo cual se logra después de un buen período de amasado, se cubre con agua hasta que el líquido cubra totalmente la fosa, a continuación se cubre la misma con tablas o ramas apropiadas y se deja en estas condiciones por espacio de dos o tres días y según las condiciones climatéricas, todos los días se observa la fosa cuidando que el barro se mantenga en forma sumamente pastosa, si es posible se mantendrá en su superficie una leve capa de agua. Esto se hace con el solo objeto de decantar el barro de los posibles granos de arena que pueda contener, al término de lo cual el barro queda en condiciones para su moldeo respectivo, lo que se conoce por su forma pastosa. 6
CONFORMADO Y SECADO
De la masa resultante se toma una porción y se transporta hasta la mesa de trabajo y se procede, con la ayuda de una gradilla metálica y el cuidadoso movimiento de las manos, a llenar el hueco de la gradilla, se aplasta el barro de manera que su moldeo sea compacto, se alisa con las manos y se pasa un trapo humedecido con agua y se vuelve a alisar por encima.
Efectuado esto se extrae el molde con ambas manos, dejando sobre la mesa el barro ya moldeado en forma trapezoidal. La pieza tratada en esta forma se deja orear por espacio de 15 a 20 minutos y según la temperatura ambiente, pero mientras tanto el operador continuará haciendo otras piezas.
Se deja caer la pieza sobre un molde de madera o metálico con la forma característica de la teja llamado galápago. Aquí la arcilla adquiere cierta consistencia para pasar ser secada al aire libre. Se transportan hasta la explanada donde yacen en ordenadas hileras las partidas de tejas que se secan al sol, dispuestas para ser introducidas en el horno y que se tornan de colores rojos y brillantes.
COCCIÓN
Tras un largo proceso de secado al sol, la cerámica es introducida en el horno y colocadas cuidadosamente una pieza sobre otra. Terminado este trabajo se procede al sellado y al encendido del horno; tras varios días de cocido y su posterior enfriamiento, se procede a retirar la cerámica y se apila bajo el techado del tejar, donde se guardan hasta su venta.
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MATERIA PRIMA UTILIZADA El proceso de conformado está relacionado con el material utilizado en el proceso, pues este se encuentra ligado con el porcentaje de agua presente en la mezcla y la fuerza necesaria utilizada en el movimiento de las manos para procesar el material destinado a la elaboración de las tejas.
ARCILLA
Las arcillas son básicamente rocas formadas por la mezcla de granito, sílice, alúmina, feldespato, caliza, óxidos metálicos, predominando en su composición los aluminosilicatos complejos, sustancias arcillosas que dan las características más notables a estos componentes.
ARENA
Materia prima no plástica la cual le suministra refractariedad y controla la plasticidad de la arcilla. La arena se utiliza antes de poner la gradilla y se esparce sobre la mesa de trabajo para que la arcilla no se pegue a ésta y de igual forma para obtener buenos acabados en el producto.
AGUA
Cuando se realizan tejas a mano es indispensable utilizar agua en el momento de modelar la arcilla en la gradilla. El agua es utilizada en el proceso para humidificar la arcilla y elevar la plasticidad de la pasta, además el agua debe ser libre de gasas o lubricantes que puedan afectar el proceso. 8
HERRAMIENTAS En los tejares se utilizan instrumentos específicos para trabajar la cerámica y fabricar tejas y ladrillos, pero también otros menos precisos de esta profesión.
GRADILLA Es el molde en que se corta la teja, es trapezoidal fabricado en hierro, con agarraderos en los extremos para facilitar su manejo, y la base más ancha ligeramente curvada, de un centímetro de grosor. Las hay de tamaño normal y otras un poco más grandes para hacer tejas maestras.
RASERO Para nivelar el barro en los moldes se hacía imprescindible el rasero, tabla de madera que se pasaba por encima una vez que se había rellenado bien y completamente, con barro sobrante la gradilla o el marco. También se usa para dar brillo.
GALÁPAGO Molde curvo y alargado, normalmente de madera, aunque también podía ser metálico, dotado de un mango en su parte ancha o bocal para facilitar su manejo. Sirve para dar la característica forma curva a la teja y depositarla en el suelo desde la mesa o estancia en que se había cortado.
AZADONES Y PALAS También se hacen necesarios otros útiles como azadones y palas para extraer la tierra y mezclar, cubos para transportar el agua y regar el suelo y el material cocido, y telas grandes viejas para cubrir y abrigar la barrera de la fosa.
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TEJAS MECANIZADAS Hasta la obtención de un determinado producto cerámico la arcilla y demás materias primas han de pasar por una serie de procesos. No es sencillo generalizar la fabricación de cerámicas ya que para cada producto hay un procedimiento distinto y la industria cerámica ha evolucionado a través del tiempo y ha pasado de la artesanía regida por métodos empíricos, a convertirse gradualmente en una industria con tecnología propia. El avance científico sigue y la vieja cerámica pasa de ser reconocida como ciencia y tecnología para ahora ser aplicada en productos novedosos. Por esto, en esta segunda parte se pretende explicar el proceso de elaboración de tejas con ayuda del mecanizado.
ETAPAS DEL PROCESO EXPLOTACIÓN Consiste en la extracción del material (arcilla) de la mina, en esta operación la materia prima del proceso es extraída por excavadoras o retroexcavadoras que a su vez combina las arcillas de las diferentes betas de la mina ayudando a obtener las características que mejoran la calidad del producto final. Para iniciar con la etapa de explotación se debe conocer con anterioridad la pluviosidad de la zona y la valoración cuantitativa de los minerales presentes y así poder seleccionar o no la mina para la explotación, además se debe elegir si usar excavadoras a cangilones, excavadoras a carretilla cortante o retroexcavadoras de cuchara; para la utilización de esta última se debe conocer si las vías de acceso son o no carreteables y determinar qué tipo de retroexcavadoras utilizar, si son terrenos arenosos se debe contar con retroexcavadoras de neumáticos y si son terrenos pedregosos retroexcavadoras tipo oruga. Cabe aclarar que para efectuar la explotación de la mina se debe contar con la licitación del terreno otorgada por el Ministerio de Minas y Energía. 10
MADURACIÓN Etapa indirecta de la preparación de la materia prima, es aquí donde se procede hacer el almacenamiento de la materia prima extraída de la mina. Los lechos de homogenización son pirámides troncadas con una altura aproximada de 2,5 metros que se encuentran a la intemperie y se deja un cierto tiempo en reposo para que la arcilla obtenga una consistencia uniforme y se puedan adquirir tejas con el tamaño y firmeza que se desea. Las pirámides se dejan que repose expuesta al agua y al viento para que desprenda terrones y disuelva nódulos, también para que se deshaga de las materias orgánicas que pueda contener y se torne puro para su manipulación en la fabricación. La etapa de maduración tiene tres objetivos importantes el primero es madurar o envejecer la arcilla para mejorar la plasticidad de esta, segundo eliminar las impurezas (Yeso y cal) presentes en el material y por ultimo contar con el suficiente material de propiedades especificas dentro de la planta.
TRATAMIENTO MECÁNICO PREVIO Concluido el proceso de maduración, la arcilla entra a la etapa de pre-elaboración, para purificar y refinar la arcilla, rompiendo los terrones existentes, eliminando las piedras que le quitan uniformidad, y convirtiendo la arcilla en material totalmente uniforme para su procesamiento. La etapa de preparación de la materia prima de forma directa se hace a través de dos fases (triturado y molienda). El triturado se hace en equipos conocidos como trituradoras de mandíbulas lo cual busca reducir el tamaño de grano aproximadamente hasta 5 cm y llevarlo por medio de bandas transportadoras a silos o tolvas que alimentan el molino. El molino reduce aún más el tamaño del grano convirtiéndolo en polvo cerámico que pasa hacer depositado para luego ser humedecido y extrusado.
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DEPÓSITO DE MATERIA PRIMA PROCESADA Cuando ya se ha hecho uniforme la arcilla se procede a colocarla en una tolva, se convertirá en un material homogéneo y listo para ser manipulado durante el proceso de fabricación
HUMIDIFICACIÓN Sigue a la etapa de depósito que ha sufrido la arcilla, en esta fase se lleva el material por una banda transportadora hasta el mezclador donde se irá humidificando para obtener la consistencia ideal. Industrialmente, el amasado se hace a máquina, mediante molinos de rulos o cilindros aprovechando la humedad de la cantera o se humedece
ligeramente para poder ser moldeada más adelante. Este proceso se realiza mezclando la arcilla con el agua por medio de tornillos que giran en sentido contrario. La arcilla húmeda cae sobre otra banda transportadora llevándola hasta el laminador donde se inicia la etapa siguiente.
LAMINADO Posteriormente la mezcla arcilla-arena mediante cinta transportadora pasa a un laminador consistente en dos cilindros que, por aplastamiento, disgregan la arcilla, dejándola en un tamaño de partícula inferior a 5 mm. A la salida del laminador, la arcilla se vuelca a una cinta transportadora que va a alimentar la amasadora-extrusora.
MODELADO En esta operación se le da a la arcilla la forma de la pieza. Es cuando se procede a la extrusión de la arcilla a través de una boquilla, que es una plancha perforada cuya forma transversal es la del objeto que se quiere elaborar en este caso de la teja. Los moldes o boquillas deben contar con dimensiones mayores debido a la contracción que se presenta en la pasta en los procesos de secado y cocción.
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El proceso se realiza mediante maquinas llamadas extrusoras, en las que se obliga a salir la pasta mediante una helicoide, o con un par de cilindros por una boquilla que tiene la forma de la teja. El material ya conformado sale de manera continua y luego se corta a la longitud requerida por producto a obtener, por medio de un bastidor provisto de un alambre que provoca el corte en sentido perpendicular. La velocidad de extrusión medida en términos de la velocidad de salida del material de la máquina varía ampliamente y está controlada por la velocidad de corte y del sistema de transporte.
SECADO Con esta etapa se procede a eliminar parte del agua que el material absorbió durante el moldeado, y se hace previo al cocimiento.
sobrecalentamiento evitando el revenido de las piezas. En conclusión: primero ocurre la máxima contracción, si esta contracción no es controlada genera deformaciones y agrietamientos en las superficies de la pieza que puede verse reflejado debido a la variación en la velocidad de secado; en la segunda fase el contenido de humedad es reducido, los granos cerámicos quedan en contacto y ocurre poca o ninguna contracción, y es allí donde el proceso de secado se hace más lento.
En el secado existen dos etapas importantes; la primera en esa etapa la contracción es gradual ya que la velocidad de secado es constante y rápida, allí se elimina el agua del interior de la pieza emigrando hacia la superficie por acción capilar. En la segunda etapa no existe contracción, la pieza alcanza su máxima contracción sin tener cambios geométricos y su velocidad de secado es gradual, ocurre el
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Secado natural o apilado al verde Son patios de acopio techados por lo general que trabajan a temperatura ambiente lo que quiere decir que el proceso de secado puede llegar a durar hasta 15 días según como este la humedad del ambiente. Para los secaderos naturales es necesario cubrir el material cuando la temperatura es baja y la humedad relativa del ambiente aumenta para evitar defectos como el revenido. Las tejas se cubren con polipropileno aislando la humedad (permeable).
Secado artificial Se realiza por medio de cámaras diseñadas especialmente para la fase de secado. Existen tres tipos de secaderos a nivel industrial: secaderos de cámara, secaderos semicontinuos y secaderos modernos. El secadero de cámara y semicontinuo trabajan a través de tres fases, y los secaderos modernos trabajan en cinco fases. Se podrá ver a continuación los tipos de secaderos y la forma como trabajan.
Secadero de cámara Son secaderos que permiten un control en la temperatura y en la humedad de la pieza a través de curvas de secado. Estas curvas se generan por controles internos en la cámara por medio de termocuplas. Las termocuplas indican los cambios tanto de elevación y baja de temperatura al interior de la cámara. 14
Una desventaja que presenta este secado es el alto consumo energético que tiene. El secadero de cámaras funciona con aire caliente y con la quema de combustible que por lo general es el carbón. El secadero también cuenta con una exigencia para con la pieza que está siendo secada la cual consiste en que el material debe pasar inmediatamente después del secado a la etapa de cocción. El tiempo empleado para el secado por medio de cámaras es de 24 a 48 horas aproximadamente. El secadero de cámaras funciona en 3 fases: 1) Circuito de impulsión: ingresa aire a 60°c aumentando su temperatura hasta 120°c 2) Circuito de recirculación de aire: el aire ingresa a 180°c y recircula por medio de ventiladores industriales que se mueven en sentido positivo sobre rieles instalados en la parte baja de la cámara. 3) Circuito de extracción de aire húmedo: la cámara debe estar cerrada para que de esta forma se elimine el aire sobresaturado. La extracción se da mediante extractores que giran en sentido negativo.
Secadero semicontinuo Secaderos verticales que proporcionan el calor a la pieza a través de quemadores de gas oíl. Su tiempo de operación aproximadamente es de 2 a 3 horas. Al igual que el secadero de cámaras este cuenta con las mismas tres fases. El aire que se introduce en el secadero, debe ser lo suficientemente seco y caliente para suministrar la energía en forma de calor que necesita ese agua para evaporarse. 15
El aire caliente necesario para esta fase del proceso proviene de una caja de mezclas. En esta caja de mezclas se introduce aire caliente procedente del enfriamiento de las piezas en el horno y aire de la atmósfera calentado mediante generadores de aire caliente. El aire caliente se extrae del horno mediante el impulsor del secadero. El volumen de aire necesario para el secado se regula de forma automática en los ventiladores del impulsor.
Secadero moderno Es un conjunto de cámaras que como mínimo son 12 de ellas. Para la extracción del agua de las piezas mediante secaderos modernos se presentan las 3 mismas fases de los secaderos anteriores solo que este secadero requiere de una cuarta y quinta fase. 4) Circuito de recuperación al final del secado: se recupera el aire húmedo y se introduce a la cámara continua calentándolo por medio de serpentines conocidos como shiller. 5) Circuito de calentamiento interno: se aplica aire caliente al interior de la cámara calentándolo por radiadores impulsándolo de nuevo hacia el interior de la misma cámara.
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COCCIÓN En esta etapa las piezas moldeadas son sometidas a la acción de altas temperaturas, el material arcilloso absorbe temperatura cambiando totalmente las propiedades físicoquímicas, adquiriendo propiedades de dureza y resistencia. Se lleva a cabo mediante hornos. La cocción de los productos cerámicos, se realizan en diversos tipos de hornos los cuales se pueden clasificar en: Hornos intermitentes Hornos continuos En los hornos intermitentes es necesario después de cada operación de cocción, dejar enfriar el horno para poder así retirar el material cocido e iniciar una nueva carga del mismo. Para los hornos continuos, todo el proceso de cocción, se desarrolla sin interrupciones. Los hornos funcionan a través de 3 fases importantes: i. ii. iii.
Precalentamiento Cocción o sinterizado Enfriamiento
A nivel industrial los hornos según el combustible que utilizan se clasifican en:
Hornos de combustibles sólidos Son hornos que trabajan con madera, carbón, hulla u otros combustibles sólidos. Los combustibles sólidos presentan una gran ventaja pues tiene gastos mínimos de instalación, su combustión es económica y además es de fácil suministro y transporte. Por otra presentan inconvenientes en cuanto a que los humos que producen atacan químicamente las paredes de las cámaras, también la necesidad constante de atizar y de evacuar la escoria, otra desventaja que presenta estos hornos es la dificultad al controlar la temperatura y su atmosfera. 17
Hornos de combustible líquidos Los combustibles más utilizados son el gasoil, petrodiesel o ACPM. La ventaja que tiene estos hornos es lo económico que puede llegar hacer en cuanto al gasto de combustible, la fácil alimentación del combustible, su alta eficiencia y buen control de la temperatura al interior del horno. Ahora las desventajas que presenta es tiene la necesidad de automatizar la entra de combustible.
Hornos de combustible gaseoso Los hornos que son alimentados por gas son bastante utilizados a pesar de que su costo inicial es bastante alto; las ventajas de este tipo de horno es el bajo costo de mantenimiento, alta disponibilidad del equipo es decir que no existen paradas por averías, permite la obtención de distintas condiciones atmosféricas en su interior, la mayoría de estos hornos alcanzan temperaturas hasta 1400°c. Los gases utilizados comúnmente son GLP y el gas natural.
Horno eléctrico Es el más ideal para los tratamientos térmicos que reciben los materiales cerámicos pues permite el fácil control de la temperatura, estos no requieren respiraderos como los hornos de combustible sólido y además tiene un bajo costo inicial. Existen dos tipos de hornos eléctricos, los de elementos metálicos y no metálicos. Los de elementos metálicos están presentes en formas de alambre y se hacen de aleación que tengan gran resistencia eléctrica; los elementos no metálicos son de naturaleza cerámica, se hacen de carburo de silicio fundido. Los hornos eléctricos tienen también sus ventajas: 1) se pueden construir en gran cantidad de tamaño, 2) son portátiles y pueden ser utilizados en cualquier lugar que le proporcione energía eléctrica, 3) el costo inicial del horno es mucho menos que los demás, 4) son fácil de construir y mantener y 5) son muy sencillos de controlar. Su desventaja es el alto costo de operación al utilizarlo diariamente es decir que los costos de producción de los materiales elaborados serían muchos más altos. 18
Los hornos también pueden variar dependiendo del tipo de tecnología que utiliza es decir la forma como genera la llama: Hornos de llama directa: tienen contacto con la pieza a cocer. Hornos de llama indirecta: generan gases que hacen que la pieza reciba calor hasta cocerla.
Ahora a continuación se mostrara detalladamente los hornos más utilizados en la industria cerámica de la teja:
Horno Hoffman Es un dispositivo diseñado en ladrillo refractario, la tipología del horno Hoffman más utilizada es la de planta rectangular donde su estructura interna tiene divisiones que pueden oscilar entre 12, 24 y 36 cámaras dependiendo de la longitud del horno, además el número de bocas es variable. La alimentación del combustible se hace por la parte superior mediante unos orificios, a través de dispositivos conocidos como arañas utilizando además en Colombia equipos como carbojets permitiendo de esta manera que el carbón molido obtenga un mayor poder calorífico y una mayor eficiencia, en cada cámara del horno como mínimo debe haber dos carbojets. El sistema que maneja que maneja el horno Hoffman permite que el fuego circule d forma permanente, durante el proceso de cocción a lo largo de cada uno de los compartimientos. De este modo, la cocción se desplaza por la nave de forma secuencial: mientras una sección se está cociendo el material, en la siguiente se empieza a elevar la temperatura al tiempo que en la anterior, el material ya cocido empieza a enfriarse, lo cual permite descargar el horno y llenarlo de nuevo. Lo anterior permite que no existan cambios bruscos de temperatura, consiguiendo una cocción paulatina y homogénea, y haciendo que el horno sea más económico al aprovechar al máximo el calor permitiendo así un ahorro sustancial de combustible. La forma de trabajar el horno Hoffman es continua marcando así el ritmo del personal. 19
Horno Túnel Largo túnel fijo y recto de superficie interior relativamente pequeña con movilidad de la carga a lo largo del túnel donde la temperatura va aumentando hacia la zona de quema y luego disminuyendo hasta enfriarse las piezas. La estructura del horno es a base de ladrillos refractarios y su longitud varia normalmente entre 22 a 199 metros con un ancho de 2 a 3 metros. Las piezas conformadas se desplazan a lo largo del túnel mediante sistemas controlados de movimiento: a través de rodillos o carros de horno. Su principal desventaja es que una vez puesto en funcionamiento solo puede quemarse piezas hechas de la misma pasta cerámica, es decir con igual composición química, para que el coeficiente de expansión y porcentaje de contracción sean similares permitiendo que la reacción al aumentar la temperatura sea la misma y evitando además defectos en las piezas. El horno Túnel trabaja a lo largo de su estructura y al mismo tiempo las tres fases de precalentamiento, cocción y enfriamiento. Los quemadores utilizados por lo general son de gasoil y fueloil. La temperatura máxima alcanzada por el horno en la fase de cocción es de 1250°C.
Horno colmena Horno con techo redondo, chimenea, puerta de carga y cinco quemadores distribuidos en el contorno del horno. Está construido de material refractario, con un fuerte muro de retención en el frente que es recubierto con arcilla para sellar durante el proceso de quema. El horno colmena también conocido de llama invertida trabaja con temperaturas extremas de 90°C a 1100°C, y donde el material que se ha secado previamente se coloca en grupos para que se someta al proceso de cocimiento. Una ventaja que tiene estos hornos es que el producto no está en contacto con el combustible y los residuos, además son ideales para el vitrificado. El horno es alimentado por carbón para producir la quema de las tejas. La toma de las temperaturas se hace por medio de unas termocuplas. Su estructura es semiesférica lo que quiere decir que su tamaño depende de su diámetro. Los gases de combustión son evacuados por el techo. Una de sus desventajas es el alto consumo de combustible por quema gasta de 5 a 10 toneladas de carbón aproximadamente. 20
Horno vertical Este horno utiliza el principio de contra corriente y se denomina vertical shawt brick kiln (VSBK); el aire caliente de la combustión sube y las tejas bajan dentro del horno, siendo un proceso de producción continuo. La carga y la descarga se lleva a cabo cada dos horas, siendo el tiempo de cocción aproximadamente 24 horas. Las principales ventajas de este tipo de horno consiste en el uso de una cantidad menor de energía para quemar, la reducción de las emisiones, el ciclo de producción reducido y el monitoreo de la fuente de emisiones en un solo punto. Entre las desventajas se tiene el cambio organizacional, el mayor costo de inversión en la tecnología y la necesaria cualificación de los operarios para garantizar un funcionamiento perfecto del horno.
Horno de llama horizontal Tiene una posición alargada, provista de hogares, requiere menos fuego y la llama es obligada a pasar horizontalmente por entre los objetos por medio de una pared de pantalla o mufla, lo que trae mayor homogeneidad en la calidad de los productos obtenidos.
Hornos continuos de zona móvil de cocción El uso de los hornos intermitentes tiene como inconveniente el consumo excesivo de combustible, el cual se aminora con el uso de una cocción continua en vez de intermitente; el calor desprendido por las piezas al enfriarse se emplea para calentar las piezas crudas economizando combustible.
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ALMACENAMIENTO
Cuando el producto se ha cocido, es resistente y llena las exigencias de calidad, se lleva las tejas a los patios. Las tejas se deben ubicar de forma organizada para que los mismos no corran riesgo de caerse y dañarse. El almacenamiento es un punto importante dentro del proceso de fabricación de la teja, se debe proteger de los elementos como el agua, el sol excesivo o la humedad extrema que podrían en alguna manera mermar su calidad. Además de que permita que los mismos puedan manipularse fácilmente, o sea trasladarse cuando hay que despacharlos o mover de lugar para inventariar y otras tareas. Las tejas se protegen cubriéndose con polipropileno pues esta planta no cuenta con un lugar techado para el almacenamiento del producto terminado.
En este proceso, se descargan las piezas mediante unas pinzas, y se colocan encima de palets de madera, que posteriormente se envuelven con film de plástico y luego se atan mediante flejes, quedando así preparados para su venta y expedición. En esta fase de descarga, si se ve alguna pieza defectuosa o con grietas, se sustituye por otra en buen estado. Las piezas defectuosas, se trituran y se clasifican en diferentes granulometrías, y se utilizan para rotondas en carreteras, jardines, caminos, e incluso para pistas de tenis.
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MATERIA PRIMA Y DEMÁS MATERIALES
MATERIALES USADOS PARA LA FABRICACIÓN DE LA TEJA
El proceso de conformado es definido en relación con el material utilizado en el proceso, pues este se encuentra ligado con el porcentaje de agua presente en la mezcla y la fuerza necesaria para procesar es decir el material manipulado en la elaboración de la teja es una pasta que contiene entre un 1825% de agua aproximadamente y requiere una alta presión para la elaboración del producto. El conformado de pastas es realizado por extrusoras que permiten compactar el material para lograr una sección transversal definida y fija. A continuación se podrá apreciar el material utilizado para la elaboración de la teja:
Materia prima plástica: Arcilla
Materia prima no plástica: Arena
Las arcillas son básicamente rocas formadas por la mezcla de granito, sílice, alúmina, feldespato, caliza, óxidos metálicos, predominando en su composición los aluminosilicatos complejos, sustancias arcillosas que dan las características más notables a estos componentes.
Materia prima no plástica la cual le suministra refractariedad y controla la plasticidad de la arcilla.
Fundente: Feldespato
Material hidratante: Agua Es un líquido insípido.
Por lo general esta materia prima la contienen las arcillas pero en algunas ocasiones se le adicionan pues es un material necesario La arena se clasifica para generar y según la cantidad de alcanzar la arcilla presente en temperatura de ellas. cocción dentro de las piezas. La granulometría de la arena debe ser igual a El feldespato tiene la la de la arcilla para capacidad de no obtener buenos manchar la superficie acabados en producto. y mantener la temperatura constante durante el proceso de elaboración
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Tiene un matiz azul que sólo puede detectarse en capas de gran profundidad. A la presión atmosférica (760mm de mercurio), el punto de congelación del agua es de 0º C y su punto de ebullición de 100º C. El agua es utilizada en el proceso para humidificar la arcilla y elevar la plasticidad de la pasta además el agua debe ser potable libre de gasas o lubricantes que puedan afectar el proceso.
MATERIALES UTILIZADOS DURANTE EL PROCESO
ACPM
Carbón industrial
Polipropileno
Características:
Características:
El aceite combustible para motores (ACPM), es una mezcla de hidrocarburos entre 10 y 28 átomos de carbono, formada por fracciones combustibles, proveniente de diferentes procesos de refinación del petróleo, tales como destilación atmosférica y ruptura catalítica.
Combustible sólido de origen El polipropileno (PP) es el vegetal. polímero termoplástico, parcialmente cristalino, que se Los diferentes tipos de carbón obtiene de la polimerización se clasifican según su del polipropileno. contenido de carbono fijo. Pertenece al grupo de las La turba, la primera etapa en la poliolefinas. formación de carbón, tiene un bajo contenido de carbono fijo Utilizado para cubrir las tejas y un alto índice de humedad. terminados protegiéndolos de la humedad y del sol excesivo. El lignito, el carbón de peor calidad, tiene un contenido de carbono mayor.
Este producto puede contener pequeñas cantidades de aditivos, que permitan mejorar las condiciones de su desempeño y, una sustancia química, llamada "marcador", que permita obtener información sobre la procedencia del combustible sin que implique modificación en la calidad del producto.
El carbón bituminoso tiene un contenido aún mayor, por lo que su poder calorífico también es superior.
La antracita es el carbón con el mayor contenido en carbono y Otro nombre utilizado para el máximo poder calorífico. este producto es Fuel Oíl grado Nº 2D. Se utiliza para lubricar La presión y el calor en la parte de recepción de las adicionales pueden piezas cerámicas después de transformar el carbón en ser extruidas y cortadas. grafito, que es prácticamente carbono puro. Además de carbono, el carbón contiene hidrocarburos volátiles, azufre y nitrógeno, así como diferentes minerales que quedan como cenizas al quemarlo. Combustible utilizado en proporciones de 5-10 Ton para la quema de las tejas en los hornos tipo colmena.
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Características:
MAQUINARIA Para la elaboración de la teja se debe contar con la maquinaria y equipo que permitan el desarrollo de los diferentes procesos productivos para la obtención de productos de buena calidad. La maquinaria y el equipo que generalmente se utiliza en las ladrilleras para la fabricación de los productos estructurales son los siguientes:
DESMENUZADOR Equipos adecuados para la trituración primaria del material procedente de la cantera, reduciendo su tamaño irregular original a dimensiones uniformes, por debajo de los 50mm, que faciliten la su correcta dosificación y almacenamiento. Especialmente diseñados para admitir materiales no ferrosos conteniendo porcentajes de humedad por debajo del 20%, de una dureza máxima de 4 Mohs, incluso conteniendo cantidades limitadas de minerales de hasta 5 Mohs.
Está formada por: •Bancada: Formada por 2 cajas de chapa electro soldada de gran robustez unidas por dos placas con estructura nervada que otorgan a todo el conjunto una elevada resistencia para soportar los grandes esfuerzos a los que está sometido. •Transmisión: El conjunto de engranajes, lubricados por baño de aceite, se encuentra repartido entre las cajas herméticas que forman la bancada y son los encargados de transmitir las diferentes velocidades de trabajo a cada uno de los ejes. •Ejes: El eje superior tiene la doble misión de fragmentar las tejas más grandes e impedir al mismo tiempo la formación de puentes en la tolva de carga. Los dos ejes de trituración alojan los martillos de material anti-desgaste montados sobre discos ranurados de acero. Ambos ejes, girando en sentido opuesto y a diferente velocidad, proporcionan un excelente efecto de desmenuzado al pasar el martillo de un eje por la ranura del disco opuesto. •Rascadores: ajustables en profundidad y de fácil sustitución. Mantienen los discos ranurados de los ejes trituradores libres de adherencias. 25
ALIMENTADORES LINEALES Diseñados para almacenar y dosificar el material en forma continua, uniforme y controlada. Los alimentadores de escamas se emplean principalmente para materiales húmedos mientras que los de banda son adecuados para material seco polvoriento. Un rango ideal de tamaños y configuraciones les otorgan una excelente flexibilidad y adaptación para diferentes aplicaciones.
Está formado por: •Bastidor: el conjunto está montado sobre un bastidor rígido y autoportante, fabricado con perfiles y chapa de acero electro soldada donde se alojan el reductor, el eje motriz y el eje conducido. Según el tipo de alimentador, el bastidor soporta un lecho de escamas metálicas arrastrado por cadena, o bien una banda de caucho apoyada sobre rodillos.
•Cajón: construido en chapa de acero. Su forma divergente hacia la salida facilita el desplazamiento del material. Un laberinto ubicado en los laterales inferiores del cajón, previene las pérdidas de material, manteniendo la limpieza de la instalación.
•Lecho de escamas metálicas: formada por escamas de acero estampado, cuya geometría asegura una gran resistencia y estanqueidad en todas las posiciones, evitando pérdidas de material. Las escamas están reforzadas por la parte inferior con un perfil soldado. En función del ancho de trabajo también contarán con rodillos adicionales de apoyo optimizando al máximo la capacidad de carga.
•Eje rompedor: ubicada a la salida del alimentador y provisto de palas, regulables en longitud que alcanzan el material a la salida de la compuerta, asegura una dosificación uniforme. Está accionado por un moto-reductor independiente, dimensionado en función de la tarea o material.
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MOLINO Sirve para pulverizar y desintegrar. Funciona a altas velocidades. La arcilla, por la acción de la fuerza centrífuga choca contra las paredes del molino y los martillos la desplazan hasta la parrilla.
AMASADOR Maquina encargada de amasar y darle la consistencia a la pasta para hacer la teja. Equipos fundamentales en el proceso de preparación para asegurar una correcta homogeneidad entre distintos tipos de arcilla y aditivos, así como para la incorporación de agua. La gama disponible alcanza producciones de hasta 180t/h. Su gran eficacia se basa en el diseño y distribución de las palas que aumentan el efecto de amasado conduciendo y presionando el material entre las palas de ambos ejes.
Está formado por: Cuba de amasado: construida a partir de una única pieza, su gran capacidad volumétrica proporciona el tiempo suficiente para que el material absorba el agua agregada, los modelos superiores incorporan protectores sustituibles que incrementan su vida útil evitando el contacto directo con la arcilla. Un distribuidor de agua asegura la perfecta humectación. Palas de amasado: La inclinación regulable de las palas permite graduar la velocidad de avance del material, consiguiendo un óptimo equilibrio entre producción e intensidad de amasado. Poseen suplementos recambiables de aleación de cromo altamente resistentes a la abrasión. La inclinación regulable de las palas permite graduar la velocidad de avance del material, consiguiendo un óptimo equilibrio entre producción e intensidad de amasado. Poseen suplementos recambiables de aleación de cromo altamente resistentes a la abrasión. 27
LAMINADOR Imprescindibles para el conformado de arcillas, son asimismo aplicables para otros minerales. Es la máquina adecuada para la reducción definitiva del material, consiguiendo una masa uniforme que garantiza la máxima calidad del moldeo.
La laminación se realiza por la acción combinada de presión y el efecto de desgarro realizada por dos rodillos contrarotativos que giran con un bajo diferencial de velocidad. Estos equipos responden a las condiciones más exigentes de trabajo a bajo coste de operación y mantenimiento.
EXTRUSORA
CORTADORA
Máquina que realiza el mezclado y formado, consiguiendo perfiles continuos estandarizados.
Máquina que secciona tejas que salen al tiempo de la extrusora. Realiza el corte de los perfiles en una mayor longitud.
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TEJAS AUTOMATIZADAS Hoy día, en cualquier fábrica de materiales cerámicos, se llevan a cabo una serie de procesos estándar que comprenden desde la elección del material arcilloso, al proceso de empaquetado final. La materia prima utilizada para la producción es, fundamentalmente, la arcilla. Este material está compuesto, en esencia, de sílice, alúmina, agua y cantidades variables de óxidos de hierro y otros materiales alcalinos, como los óxidos de calcio y los óxidos de magnesio.
Las partículas de materiales son capaces de absorber higroscópicamente hasta el 70% en peso, de agua. Debido a la característica de absorber la humedad, la arcilla, cuando está hidratada, adquiere la plasticidad suficiente para ser moldeada, muy distinta de cuando está seca, que presenta un aspecto terroso. Durante la fase de endurecimiento, por secado, o por cocción, el material arcilloso adquiere características de notable solidez con una disminución de masa, por pérdida de agua, de entre un 5 a 15%, en proporción a su plasticidad inicial. El proceso puede resumirse en: Explotación de cantera Maduración Tratamiento mecánico previo Humidificación Moldeado Secado Cocción Control de calidad Descarga y almacenaje
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¿CÓMO ES EL PROCESO EN BRASIL? La automatización de una fábrica de cerámica es posible y en los distintos niveles. Una buena productividad media en pequeñas fábricas de cerámica rota entre 10-15000 unds/empleado/mes. Un intenso proceso de modernización y automatización puede elevarla a 45000 de 26 unds/empleado/mes. Pero eso requiere altas inversiones y alta demanda. La automatización se recomienda en estos casos es la gestión, hecho posible por un software de gestión completa. Este tipo de software se integra todos los procesos mencionados.
Una automatización de negocios es muy adecuado, pero no es esencial en pequeñas empresas. La clave es una buena computadora de control financiero que controla ingresos y gastos y el informe sobre costos, ingresos y beneficios. Los elementos restantes pueden ser controlados con hojas de cálculo separadas.
COMPRA Y RECEPCIÓN DE MATERIAS PRIMAS
Mediante depósitos de arcilla, la recepción de las materias primas se lleva a cabo en el patio de descarga y almacenamiento de arcillas. Por lo general se realiza con ayuda de una cargadora de ruedas. Está hecho por el equipo de producción de ayudantes. 30
PREPARACIÓN DE CUERPO CERÁMICO
LAMINACIÓN Y CONFORMADO DEL CUERPO CERÁMICO
Cuando la transformación se lleva a cabo con la ayuda de la mezcladora, la relación molar de una parte de agua por tres partes de arcilla, masa cerámica que es para ser delgado, disminuyendo de ese modo la contracción, evitando la deformación de las piezas y aparición de grietas.
En este paso, la arcilla toma la forma de una lámina gruesa continua a través de la extrusión; luego procede a ser cortada mediante los cortadores automáticos programados con la longitud requerida para las tejas, y por último cada pieza es prensada con la forma final de la teja.
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EL SECADO Después de modelar las baldosas, que se dirigen a la zona de secado. El proceso de secado es una operación importante en la fabricación de productos de cerámica. Mientras que las órdenes de la economía requieren un secado más rápido posible, un secado excesivamente rápido provoca la contracción diferencial, causando la formación de grietas.
QUEMA Es la etapa más importante. La quema de producto se realiza en hornos túnel. En esta etapa las tejas sufren reacciones y transformaciones químicas y físicas necesarias para conceder las propiedades requeridas en el producto. El horno sufre tres etapas: precalentamiento, cocción y enfriamiento, las cuales se van controlando mediante cámaras y sensores de temperatura para verificar los correctos controles de calidad.
ALMACENAMIENTO Los productos terminados se colocan ordenadamente en stock, que son fácilmente identificados, cargados y descargados. Se hace por equipo de producción auxiliar.
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¿CÓMO ES EL PROCESO EN EUROPA?
EXPLOTACIÓN EN CANTERA El proceso empieza buscando terrenos en los que haya arcilla. A fin de encontrar los recursos minerales que sean suficientes y sea rentable su explotación, se analizan los terrenos donde se prevé que haya arcilla, haciendo unas perforaciones en diferentes zonas de las fincas seleccionadas, a fin de extraer muestras y así se sabrá la cualidad y la cantidad de arcilla de la que podrá disponer y la duración de la explotación que se puede prever. Una vez seleccionado el terreno, el trabajo sigue en los despachos, para asegurarse que no hay ningún impedimento legal para poder legalizar los terrenos y poder explotar sus recursos naturales. Así, se tienen que redactar los diferentes proyectos necesarios: el de explotación, el de posterior restauración, así como el medioambiental de los terrenos afectados.
MADURACIÓN Antes de incorporar la arcilla al ciclo de producción, hay que someterla a ciertos tratamientos de trituración, homogeneización y reposo en acopio, con la finalidad de obtener una adecuada consistencia y uniformidad de las características físicas y químicas deseadas. Se continúa con la extracción de arcilla y se hacen grandes acopios, de manera que las diferentes capas naturales, vayan lo más mezcladas posibles a fin de que mezcla siempre sea constante y homogénea. 33
TRATAMIENTO MECÁNICO PREVIO Después de la maduración que se produce en la zona de acopio, sigue la fase de pre-elaboración que consiste en una serie de operaciones que tienen la finalidad de purificar y refinar la materia prima. La arcilla transportada se deposita en un silo, donde hay un desmenuzador que reduce el tamaño de las tejas más grandes, haciendo que su tamaño no sea más grande que una pelota de tenis, como máximo. Una vez reducido el tamaño de la arcilla y hacerla apta para ser triturada por los molinos, se transportan mediante unas cintas transportadoras hacia unos silos de gran capacidad (250 toneladas). Desde este silo se dosifica mediante unos alimentadores lineales y con cintas transportadoras, se lleva la materia prima hacia los molinos donde la transformarán en granos de polvo de 3mm como máximo. Desde los molinos, este polvo cae por gravedad hasta unos elevadores llamados (catufos – cangilones-), que transportan la arcilla verticalmente hasta otros silos. Cuando dejan su carga, esta cae dentro de tromeles (cilindros horizontales en los que en su exterior se encuentra una malla y que sirve para cribar la arcilla), los cuales se encargan de cribar la arcilla, i de separar los granos de hasta 2mm, que van cayendo por gravedad, y los más grandes de 2mm van rodando por dentro de los tromeles, para caer, al final, dentro del molino otra vez, para que vuelvan a iniciar el proceso, y se puedan triturar más. En medio de este proceso se puede instalar unos filtros de mangueras (son americanos, con las mangas planas en lugar de circulares, de alto rendimiento), que se encargan durante el proceso de trituración, elevación y cribado, no haya polvo en el ambiente y no contamine la instalación reduciendo el polvo ambiente en el interior de la nave en un 95%. Para conseguirlo, todos los silos están cubiertos por arriba, así el polvo está controlado y solo se produce en su interior (esta instalación ha recibido una subvención de la Generalitat de Catalunya, como a innovadora y como muy eficiente energéticamente). En las cintas transportadoras, que sirven para transportar la materia prima de silo a silo, hay ubicados imanes, a fin de evitar que puedan pasar elementos metálicos desprendidos de la estructura, por ejemplo. 34
HUMIDIFICACIÓN Antes de llegar a la operación de moldeo, se saca la arcilla de los silos y se lleva a una amasadora. En este proceso el polvo de arcilla se mezcla con agua, de manera precisa, y una vez uniformada la mezcla, se transporta hacia la extrusora, donde se colocará el molde de la pieza que se quiera fabricar
MOLDEADO El moldeado consiste en hacer pasar la mezcla de arcilla a través de un molde al final de la extrusora. El molde es una plancha perforada que tiene la forma del objeto que se quiere producir. El moldeado, normalmente, se hace en caliente utilizando vapor saturado aproximadamente a 130º C y a presión reducida. Procediendo de esta manera, se obtiene una humedad más uniforme y una masa más compacta, puesto que el vapor tiene un mayor poder de penetración que el agua.
La extrusora saca una barra con la forma de la teja de manera continua y un cortador primario se encarga de ir cortando a la medida deseada. Estas barras, ya cortadas, se agrupan de 2 en 2, y entran en otro cortador que los empuja a través de unos hilos de hierro, que las cortan a las medidas comerciales, y las 2 puntas, los restos de las barras, caen en una cinta que las vuelve a transportar a la amasadora, incorporándolas otra vez al proceso. Una vez las piezas ya están diseñadas, y agrupadas en pequeños paquetes de 15 piezas, se van colocando automáticamente sobre vagonetas, paquete sobre paquetes, en los que han de continuar su proceso hasta el final. Otro sistema es cargar las piezas en estanterías, optimizando más la capacidad de producción.
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SECADO El secado es una de las fases más delicadas del proceso de producción. De esta etapa depende, en gran parte, el buen resultado y calidad del material, más que nada en lo que respecta a la ausencia de fisuras. El secado tiene la finalidad de eliminar el agua agregada en la fase de moldeado para, de esta manera, poder pasar a la fase de cocción. Esta fase se realiza en secaderos. Se hace circular aire, de un extremo a otro, por el interior del secadero. Lo más normal es que la eliminación del agua, del material crudo, se lleve a cabo insuflando, superficialmente, al material, aire caliente con una cantidad de humedad variable. Eso permite evitar golpes termo higrométricos que puedan producir una disminución de la masa de agua a ritmos diferentes en distintas zonas del material y, por lo tanto, a producir fisuras localizadas. Las temperaturas en el proceso de secado llegan a los 170º C. Este aire de secado, proviene del horno, que aprovechan las temperaturas con las que se cuecen para secar las piezas. Una vez secadas las piezas, se dirigen al horno.
COCCIÓN Ahora, con el material seco, se introducen las vagonetas al horno túnel. El horno túnel puede estar equipado con quemadores de combustibles fósiles (coke de petróleo micronizado), líquido (fueloil), o gaseosos (gas natural). El horno túnel, tiene 3 procesos claramente diferenciados y a la vez interconectados.
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I. El primer proceso es el precalentamiento, donde a medida que las vagonetas entran dentro del horno túnel van aumentando sus temperaturas. II. Esto sigue hasta el segundo proceso, que es la cocción, donde no se aumenta la temperatura, ya que han llegado a la máxima de 910º, y los vagones van circulando por el horno manteniendo esta temperatura. Es necesario que las piezas estén un tiempo a la misma temperatura de cocción, a fin de asegurarse que esta temperatura llegue hasta el interior de las paredes de la pieza i no se cueza solamente las partes superficiales de la misma. III. El tercer paso es el enfriamiento, donde las piezas van perdiendo temperatura progresivamente.
CONTROL DE CALIDAD Este proceso es fundamental para la empresa pues representa la filosofía de búsqueda de calidad que se desea en el producto final. Para realizar los controles de calidad, se seleccionan aleatoriamente de cada lote unas cuantas tejas en el momento de la descarga de las vagonetas, y que son enviadas al laboratorio para el análisis y estudio de su calidad. A parte de los controles de laboratorio, el personal de la descarga de las vagonetas, realiza un control superficial de la calidad de las tejas para observar si existen roturas, grietas o similares. Se considera que alrededor del 1% de las tejas son rechazados para su venta debido a grietas, se hayan cocido poco o demasiado, etc.
DESCARGA Y ALMACENAJE En este proceso, se descargan las piezas mediante unas pinzas, y se colocan encima de palets de madera, que posteriormente se envuelven con film de plástico y luego se atan mediante flejes, quedando así preparados para su venta y expedición. En esta fase de descarga, si se ve alguna pieza defectuosa o con grietas, se sustituye por otra en buen estado. Las piezas defectuosas, se trituran y se clasifican en diferentes granulometrías, y se utilizan para rotondas en carreteras, jardines, caminos, e incluso para pistas de tenis. 37
TEJAS PRENSADAS Las tejas prensadas de arcilla presentan características geométricas fijas, con pequeñas variaciones en sus parámetros dimensionales, con zonas curvas que resaltan su presencia y zonas planas que permiten la evacuación del agua lluvia. Son capaces de traslaparse y ensamblarse gracias a los encajes incluidos en su diseño, impidiendo el paso del agua
Las tejas hechas de barro y piedra, vinieron a sustituir los materiales como la paja y las hojas y revolucionaron inmediatamente la manera de proteger las casas en el mundo antiguo.
Gracias a las cualidades técnicas e impermeables que ofrecía la teja, su uso pronto se extendió por todo el mediterráneo siendo utilizadas por griegos y romanos.
Con el paso del tiempo el uso de la teja se extendió por todo el continente Europeo, no solo por sus ventajas de funcionalidad, sino también por su estética y belleza; la teja otorgaba a los hogares esa sensación de buen gusto que tanto distingue a las casas que utilizan este material. A lo largo del tiempo se fueron haciendo tejas de distintas formas y estilos y la teja se fue convirtiendo en un elemento de construcción clásico que llegó para quedarse y que además ha acompañado a la humanidad a lo largo de nuestra historia.
Las tejas que se producen por prensado permiten obtener los modelos denominados como: francesa y portuguesa. Todos en una amplia gama de terminaciones superficiales, que además se complementan con sus accesorios.
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ETAPAS
ACOPIO DE MATERIAS PRIMAS Las distintas materias primas que conformarán la pasta para elaborar las tejas y sus accesorios, se mezclan y estacionan en el tiempo, con el objetivo de lograr una homogenización y disgregación en forma natural. La formación de montes de maduración de materia prima, consiste en depositar a cielo abierto los distintos componentes que la constituyen, en forma de capas estratificadas por un período igual o mayor a 9 meses. Este estacionamiento tiene como objetivo lograr una homogenización y disgregación de los componentes en forma natural, favorecida por la acción de los agentes climáticos.
MOLIENDA PRIMARIA Y HUMECTACIÓN La mezcla estacionada, es transportada hasta la molienda primaria ubicada en el arranque del proceso. Aquí se inicia la trituración hasta reducir el tamaño de las partículas a valores mínimos. Las materias primas ya estacionadas, son transportadas por medio de palas frontales e introducidas en cajones alimentadores, ubicados en el arranque de la etapa de molienda primaria, que trabajan en dos líneas en paralelo. Aquí se inicia la trituración de las arcillas a través de rompedoras, molazzas y laminadores, esta etapa tiene como propósito reducir el tamaño de las partículas a valores mínimos, adecuados para la elaboración de la teja.
ALMACENAMIENTO El material proveniente de la etapa anterior se acopia y utiliza para alimentar gradualmente la línea de producción de tejas y accesorios. Los silos almacenadores acopian el material proveniente de la etapa anterior y actúan como pulmón o regulador de caudal, alimentando las tres líneas de producción de tejas y la línea de accesorios (caballetes y media teja).
LAMINACIÓN Y HUMIDIFICACIÓN En producción, los laminadores refinadores tienen como función realizar una segunda molienda para reducir aún más la granulometría de las partículas. A este material laminado se le incorpora agua y se mezcla, para conformar la pasta que pasará a la siguiente etapa. 39
Los laminadores refinadores, de cada línea de producción, tiene como función realizar una segunda molienda para reducir aún más la granulometría de las partículas. La materia prima laminada pasan por un mezclador filtro, donde se le incorpora agua y se mezclan por la acción de las paletas y hélices.
EXTRUSIÓN Aquí la pasta es amasada nuevamente, desaireada y forzada por hélices a pasar a través de una boquilla, que conforma un filón sólido y único, el cual a la salida de la extrusora las cortadoras lo seccionan en trozos de igual longitud, para luego ingresar a las prensas. Posteriormente la mezcla ingresa en la etapa de extrusión, donde es amasada nuevamente, desaireada y forzada por hélices a pasa a través de una boquilla, que conforma una barra preformada, sólida y única, denominada filón. A la salida de la extrusora, se localizan las cortadoras, que reciben a dicho filón y a través de una cuchilla lo seccionan en trozos de igual longitud, denominados galletas, listas para ingresar a las prensas.
PRENSADO Las prensas cuentan con moldes, que por compresión darán la forma al modelo deseado. Es esta una etapa importante porque un mal prensado originará en las piezas defectos durante las etapas posteriores. Las galletas ingresan en las prensas y son depositadas sobre los moldes, que definirán el modelo, que por compresión les dará la forma deseada. Es esta una etapa importante porque un molde mal diseñado o presiones mal aplicadas originan tensiones en el producto que se manifiestan en defectos durante las etapas posteriores.
SECADO Las piezas prensadas son trasladadas a las cámaras de secado, donde perderán gradualmente la humedad, bajo condiciones preestablecidas de temperatura y humedad. Por medio de carros automáticos las tejas prensadas son trasladadas al interior de las cámaras de los secaderos. Aquí en estos recintos las tejas pierden gradualmente la humedad, bajo la acción de condiciones preestablecida de temperatura y humedad, alcanzando valores muy reducidos.
ESMALTADO Las piezas secas, que como producto final tengan acabado superficial esmaltado, se retiran del secadero e ingresan a la esmaltadora donde se les aplica los esmaltes requeridos, proceso realizado mediante la dispersión de estos sobre la cara superior de la pieza. Las piezas secas se descargan del secadero e ingresan a la línea, donde se les aplica el ó los esmaltes. Proceso realizado mediante la dispersión del producto en forma homogénea sobre la cara superior de la teja. Este esmalte se fabrica a partir de óxidos fritados, arcillas y pigmentos, perfectamente dosificados, molidos y disueltos con agua. 40
CARGA DE VAGONETAS Las piezas secas con esmalte o sin él son cargadas sobre vagonetas que se encargaran de transportarlas y pasarlas por el interior del horno. Previamente a la entrada de la carga de vagonetas se realiza un control de calidad, para asegurar que no ingresen posteriormente a la cocción productos rotos o defectuosos. En la maquina automática de carga se forman los paquetes que son apilados por la misma sobre vagonetas, las que se encargaran de transportar y pasar el material por el horno.
COCCIÓN La cocción de las piezas se efectúa en el interior del horno, pasando por tres etapas muy distintivas, denominadas precalentamiento, cocción y enfriamiento. La máxima temperatura alcanzada en el el horno permite lograr las transformaciones físico - químicas que le confieren al producto final las características deseadas. La cocción de las tejas se efectúa en el interior de los hornos, pasando por tres etapas muy distintivas, denominadas precalentamiento, cocción y enfriamiento. La máxima temperatura alcanzada en el interior del horno permite lograr las transformaciones físico - químicas que le confieren al producto final las características deseadas.
CLASIFICACIÓN En esta etapa se hace la clasificación del producto cocido, se cuenta con una clasificadora automática en el S3 donde se le hace un control teja a teja. En los sectores 1 y 2, se hacen controles estadísticos diarios por cada turno, los cuales son realizados por personal de control de calidad.
DESCARGA, PALETIZADO Y ENFUNDADO En las líneas de descarga se bajan de las vagonetas las piezas cocidas y se procede al armado del pallet, el cual estará formado por un número determinado de unidades. En las líneas de descarga se bajan las tejas cocidas de las vagonetas y se precede al armado del pallet, el cual estará formado por un número determinado de paquetes de tejas. El pallet es recubierto por un film de polietileno e introducido en un horno de termo contracción, que por acción de un calentamiento leve lo contrae, acabando así con el enfundado.
TRATAMIENTO SUPERFICIAL Se realiza por inmersión con productos dosificados según el modelo de teja o accesorio en cuestión. Se realiza la inmersión de los pallet en cubas con productos dosificados según el modelo de tejas en cuestión. 41
MAQUINARIA
PRENSAS MECÁNICAS Una gama completa de prensas para la producción de tejas y piezas especiales capaz de satisfacer todo tipo de exigencia tanto de dimensiones como de capacidad de producción. Dentro del panorama del mercado mundial se caracterizan por ser el punto de referencia de las prensas para cerámica, distinguiéndose por sus elevados niveles de producción, rendimiento y fiabilidad. Principales características técnicas • Camma de patente exclusiva Bongioanni, totalmente integral en acero especial, colado en vacío, forjado, con tratamiento térmico masivo especial. • Carrera máx elevada del carro prensor adecuada al moldeado de las piezas especiales con perfiles muy acentuados. • Sincronización mecánica de los movimentos. • Posibilidad de elección entre los moldes con folio de goma aspirado, membranas preformadas o bien moldes en yeso. • Órgano rebarbador completamente mecánico, toma y dejada en vertical de la teja.
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PRENSAS HIDRÁULICAS
Adecuadas para el moldeo de tejas de gran formato y con altas producciones, son máquinas que constituyen un punto de referencia en el panorama del mercado mundial de las prensas para la teja garantizando elevados niveles de producción, rendimiento y fiabilidad.
MOLDES La introducción de tecnologías modernas asistidas por ordenador permite alcanzar un nivel de automatización muy alto en la producción, y tolerancias mecánicas extremamente bajas, garantizando así la máxima fiabilidad y precisión en los moldes y piezas de recambio. Gracias a un programa de Ingeniería Inversa para la reproducción de los moldes patrón, existen condiciones de suministrar piezas de recambio a corto plazo, tales como cuchillas, placas de succión, o de ejecutar un engomado nuevo o realizar una inspección de moldes.
o o o o o o
Moldes con impresión en yeso Moldes con impresión dura Moldes de acero inoxidable o fundición de acero Moldes de resina sintética Moldes con impresión elástica Moldes con goma vulcanizada
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TIPOS DE TEJAS PRENSADAS
Las tejas prensadas de arcilla presentan características geométricas fijas, con pequeñas variaciones en sus parámetros dimensionales, con zonas curvas que resaltan su presencia y zonas planas que permiten la evacuación del agua lluvia. Son capaces de traslaparse y ensamblarse gracias a los encajes incluidos en su diseño, impidiendo el paso del agua.
A fin de obtener un producto de excelentes especificaciones, como las tejas prensadas, es necesario que las arcillas utilizadas como materia prima sigan unos estrictos controles de calidad desde su explotación. Luego de su extracción en las minas, las arcillas son sometidas a un proceso de maduración al aire libre antes de entrar en el proceso productivo. Una vez cumplido el tiempo de maduración se da inicio a un proceso que involucra la molienda de los terrones de arcilla, la humectación y el amasado del material, la extrusión (primera aproximación a la forma final de la teja), el prensado (forma final de la teja), el secado y por último la cocción del material. Dentro de las principales características de las tejas de arcilla se destacan las siguientes:
Son impermeables: evitando el paso del agua al interior del espacio cubierto. Condición indispensable para que un material sea utilizado como protección para cubiertas. Son inalterables: propiedad que se logra sometiéndolas a un proceso de cocción en donde son quemadas a más de 850°C. Son versátiles: puesto que gracias a su tamaño pueden ser usadas para cubrir cualquier tipo de espacio sin importar su forma o su inclinación y desmontables con sencillez de ser necesario. Son económicas: bajo costo por metro cuadrado y debido a sus características el mantenimiento es prácticamente despreciable. Son seguras: no presentan componentes nocivos para la salud y protegen a los usuarios frente a los agentes atmosféricos. Son cómodas: son ideales gracias a su comportamiento termo-acústico. Son resistentes a los cambios de temperatura: debido a su proceso productivo resiste a cambios bruscos de la temperatura ambiente y al fuego. Son duraderas: desde el punto de vista de la durabilidad del material, la cerámica es "eterna", cosa que resulta evidente al advertir la notable cantidad de tejas de ese origen que han perdurado por cientos de años, algunos ejemplos son las construcciones que hacen parte del patrimonio histórico de nuestro país y del mundo.
A lo anterior debe agregarse que las cubiertas con tejas de arcilla son las únicas que mejoran su apariencia con el paso de los años, mejorando cada vez más la presentación de la edificación y nunca en detrimento de la misma. 44
Tejas Francesas Las características de su diseño, la Teja Francesa se adapta a los más variados diseños arquitectónicos y representa un aspecto visual único. Consulte disponibilidad para otros modelos de teja.
Tejas Portuguesas Su forma clásica e inalterable presencia hacen que la Teja Portuguesa sea un toque de elegancia y añeja creatividad en su techo.
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