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PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS. Procesos de fabricación de baldosas cerámicas. ( A).- PREPARACIÓN DE MATERIAS PRIMAS - MOLIENDA EN HÚMEDO - ATOMIZACIÓN - PRENSADO - SECADO - (COCCIÓN) - ESMALTADO - COCCIÓN (VARIANTE SIN ESMALTADO Y CON/SIN PULIDO)(VARIANTE CON COGENERACIÓN)

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PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS

Procesos de fabricación de baldosas cerámicas

(A).- PREPARACIÓN DE MATERIAS PRIMAS - MOLIENDA EN HÚMEDO - ATOMIZACIÓN - PRENSADO - SECADO - (COCCIÓN) - ESMALTADO - COCCIÓN (VARIANTE SIN ESMALTADO Y CON/SIN PULIDO)(VARIANTE CON COGENERACIÓN)

(B).- PREPARACIÓN DE MATERIAS PRIMAS - MOLIENDA EN SECO - PRENSADO - (COCCIÓN) - ESMALTADO – COCCIÓN

(C).- PREPARACIÓN DE MATERIAS PRIMAS - AMASADO - EXTRUSIÓN - (ESMALTADO) - COCCIÓN

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PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS

EXISTEN DOS TIPOS DE PASTA , QUE TIENEN DISTINTA PREPARACIÓN

- PASTA BLANCA : SE UTILIZA EN VIDRIADOS TRANSPARENTES YA QUE PERMITEN MEJOR DEFINICIÓN DE LA DECORACIÓN. SON MÁS PERMEABLES AL AGUA Y DE MENOR RESISTENCIA MECÁNICA.

SE COMPONEN DE CUARZO, FELDESPATO, CALIZA, CAOLÍN Y OTRAS ARCILLAS NO FÉRRICAS

PRIMERO SE MUELEN LAS MATERIAS DURAS Y LUEGO SE DILUYEN EN AGUA LAS BLANDAS (CAOLÍN Y ARCILLAS), PARA POSTERIORMENTE MEZCLAS AMBAS, TENERLAS EN SUSPENSIÓN Y TAMIZARLAS PARA ELIMINAR GRUESOS.

LUEGO SE PROCEDEN AL ATOMIZADO O PULVERIZACIÓN EN GOTAS POR CORRIENTE DE AIRE CALIENTE, FORMÁNDOSE UNAS ESFERAS, QUE FINALMENTE SE PRENSAN

- PASTA ARCILLOSA : SE UTILIZA EN PIEZAS DE VIDRIADO OPACO DANDO MAYOR RESISTENCIA MECÁNICA. SE REALIZA CON ARCILLAS MARGOSAS MUY RICAS EN Fe Y CO3Ca. SE PROCEDE AL DESECADO POR DEBAJO DEL 5 % DE AGUA, LUEGO SE TRITURAN EN MOLINOS JUNTO CON CHAMOTA (DESECHOS DE PIEZAS COCIDAS) Y FINALMENTE SE HUMIDIFICAN DE NUEVO ANTES DEL PRENSADO

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PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS

MOLTURACIÓN POR VÍA HÚMEDA Y SECADO DE LA COMPOSICIÓN POR ATOMIZACIÓN

ESTE PROCEDIMIENTO SE HA IMPUESTO TOTALMENTE EN LA FABRICACIÓN DE PAVIMENTOS Y REVESTIMIENTOS CERÁMICOS POR MONOCOCCIÓN, COMO CONSECUENCIA DE LAS IMPORTANTES MEJORAS TÉCNICAS QUE SUPONE

Proceso de fabricación con molturación por vía húmeda y secado de la composición por atomización

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PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS

EL PROCESO DE ATOMIZACIÓN ES UN PROCESO DE SECADO, POR EL CUAL UNA SUSPENSIÓN PULVERIZADA EN FINAS GOTAS, ENTRA EN CONTACTO CON AIRE CALIENTE PARA PRODUCIR UN PRODUCTO SÓLIDO DE BAJO CONTENIDO EN AGUA. EL CONTENIDO EN HUMEDAD PRESENTE EN LA SUSPENSIÓN (BARBOTINA), SUELE OSCILAR ENTORNO A

,

ESTE CONTENIDO EN AGUA TRAS EL PROCESO DE ATOMIZACIÓN SE REDUCE A

.

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El proceso de secado por atomización se desarrolla según una secuencia, que comprende las siguientes etapas:

1.- Bombeo y pulverización de la suspensión.

2.- Generación y alimentación de los gases calientes.

3.- Secado por contacto gas caliente-gota suspensión.

4.- Separación del polvo atomizado de los gases.

La homogeneidad del pulverizado y las altas velocidades de evaporación de humedad permiten una temperatura del producto menor que la del aire que sale de la cámara de secado. De este modo, el producto no se ve sometido a temperaturas altas y una vez separado del aire de secado no presenta degradación térmica. El principio básico que dice "evaporación produce enfriamiento" es muy adecuado a esta operación.

Etapas del secado por atomización.

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PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS / ATOMIZACION

1 El electroventilador de presurización presiona el aire…2 ...a través del quemador que lo calienta …3 ...a lo largo de una tubería de acero aislada térmicamente…4 ...en el distribuidor anular que lo pone en rotación …5 ...dentro de la torre de secado. Aquí encuentra la barbotina que…A ...las bombas han enviado a presión constante, B ...a través de los filtros,... C ...en una serie de boquillas con orificio calibrado. Las boquillas ubicadas en el anillo distribuidor o en lanzas radiales, pulverizan la mezcla de agua y tierra. 6 El producto secado de esta forma cae en el fondo de la torre donde se descarga en una cinta que lo transporta a los silos de almacenado. 7 Los ciclones separadores capturan el aire húmedo y abaten gran parte del polvo fino en suspensión. 8 El ventilador principal … 9 ...introduce el aire húmedo en el abatidor que acaba el tratamiento de de pulverización. 10 El aire limpio se expulsa hacia el exterior a través de la chimenea. Todo el ciclo está controlado mediante un equipo electrónico.

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PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS

LANZA

CORONA

DISCO

ATOMIZADOR

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La velocidad periferica, vp , depende del diámetro y de la velocidad de rotación del disco y vale:

donde:

D = Diámetro del disco (mm)

N = Velocidad de rotación del disco (rpm)

El tamaño de las particulas atomizadas aumenta cuando disminuye la velocidad periferica, vp,es decir cuando lo hace el diámetro del disco y/o la velocidad de rotación del disco .

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BOQUILLAS DE PRESIÓN

EN ESTE SISTEMA DE PULVERIZACIÓN LA ALIMENTACIÓN LLEGA A LA BOQUILLA A PRESIÓN

LA ENERGÍA DE PRESIÓN SE CONVIERTE EN CINÉTICA Y LA BARBOTINA O PAPILLA SALE DEL ORIFICIO DE LA BOQUILLA COMO UNA PELÍCULA A ALTA VELOCIDAD QUE SE DESINTEGRA EN GOTAS. LA VARIACIÓN DE LA PRESIÓN APLICADA A LA BARBOTINA PERMITE EL CONTROL DEL CAUDAL DE LA MISMA Y DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL ATOMIZADO. EL TAMAÑO MEDIO DEL ATOMIZADO ES PROPORCIONAL AL CAUDAL DE ALIMENTACIÓN Y A LA VISCOSIDAD DE LA BARBOTINA E INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA PRESIÓN

LOS ATOMIZADOS PRODUCIDOS POR SISTEMAS DE BOQUILLAS, CUANDO SE UTILIZAN CAUDALES GRANDES DE SUSPENSIÓN, SON MENOS HOMOGÉNEOS Y MÁS GRUESOS QUE LOS ATOMIZADOS PRODUCIDOS POR ATOMIZADORES GIRATORIOS CON ASPAS. CUANDO LOS CAUDALES DE BARBOTINA SON BAJOS, LOS ATOMIZADOS CONSEGUIDOS POR LOS DOS PROCEDIMIENTOS SON COMPARABLES. SI SE DUPLICAN LAS BOQUILLAS EL ATOMIZADO SE CONSIGUE MÁS FINO

LAS BOQUILLAS SE UTILIZAN CUANDO INTERESA LOS POLVOS ATOMIZADOS GRUESOS, DE TAMAÑO MEDIO ENTRE 120 Y 250 MICRAS.

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Una expresión propuesta para el diámetro medio de los gránulos es la siguiente:

DONDE:

ds = Diámetro medio de la partícula (micras)

 = Tensión superficial de la barbotina (dinas/cm)P = Presión en la boquilla (psi)µ = Viscosidad (poises)ρL = Densidad del líquido (g/cc)Q =  Caudal volumétrico Kn = Constante de la boquilla, que depende del angulo de pulverización

do = Diámetro del orificio (Pulgadas)

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LA CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN DE UNA BOQUILLA DE PRESIÓN VARÍA CON LA RAIZ CUADRADA DE LA PRESIÓN.

UNA SOLA BOQUILLA NO PUEDE MANEJAR ALTAS VELOCIDADES DE ALIMENTACIÓN, POR LO QUE PARA AUMENTAR LA CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN DEBEN USARSE SISTEMAS MULTIBOQUILLAS O CORONA, DONDE LAS BOQUILLAS PULVERIZADORAS ESTÁN MONTADAS EN UN ANILLO DE ACERO INOXIDABLE. EL MOVIMIENTO AUTOMÁTICO PERMITE UNA EXTRACCIÓN RÁPIDA DE LA CORONA PARA EL MANTENIMIENTO, COSA MUY ÚTIL CUANDO HAY CAMBIOS FRECUENTES DE PRODUCCIÓN.

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LAS BOQUILLAS TAMBIÉN PUEDEN ESTAR MONTADAS EN UNA SERIE DE LANZAS COLOCADAS RADIALMENTE. SU DIFERENCIA, RESPECTO A OTRAS INSTALACIONES, ES QUE LAS LANZAS NO ESTAN VINCULADAS A LA PUERTA DE CIERRE ASÍ PUEDEN GIRAR EN SU EJE Y SOBRESALIR MÁS O MENOS DENTRO DE LA TORRE. DE ESTA FORMA SE PUEDE REGULAR LA ORIENTACIÓN DE LAS BOQUILLAS SEGÚN EL TIPO DE BARBOTINA A ATOMIZAR. SE PUEDEN EXTRAER LAS LANZAS SIN INTERRUMPIR LA ACTIVIDAD DEL ATOMIZADOR, COSA MUY ÚTIL CUANDO HAY PRODUCCIONES CONTINUAS MUY LARGAS.

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1 Silos materias primas

2 Cinta materias primas

dosificadas

3 Silos materias primas

dosificadas

4 Cinta extractora-pesadora

5 Depósito defloculante

sólido

6 Cóclea extractora

7 Dosificador defloculante

sólido

8 Alimentación molino

9 Molino

10 Colector de descarga

barbotina

11 Tanque recogido

y agitación barbotina

12 Batería de tamices

13 Agitadores y tanque de

depósito barbotina

14 Depósito agua

15 Contador agua

16 Bomba agua

17 Bomba barbotina

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EFECTO DE LAS VARIABLES DE OPERACIÓN SOBRE LAS CARACTERISTICAS DEL PRODUCTO

  • PARA CONSEGUIR LAS CARACTERÍSTICAS DESEADAS DEL POLVO ATOMIZADO ES NECESARIO ESTUDIAR LAS CUATRO ETAPAS DEL PROCESO, YA QUE:
  • LA TÉCNICA DE PULVERIZACIÓN UTILIZADA Y LAS PROPIEDADES DE LA ALIMENTQCIÓN TIENEN UN EFECTO MARCADO EN LA DISTRIBUCIÓN DEL TAMAÑO DE PARTÍCULA, DENSIDAD, ASPECTO Y CONTENIDO EN HUMEDAD
  • - EL CONTACTO AIRE-ATOMIZADO Y LA EVAPORACIÓN RESULTANTE EN LA OPERACIÓN DE SECADO AFECTA A LA DENSIDAD, ASPECTO, CONTENIDO EN HUMEDAD Y FRAGILIDAD DE LOS GRÁNULOS.
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(I).- ENERGÍA DISPONIBLE PARA LA ATOMIZACIÓN

EL AUMENTO DEL CONSUMO ENERGÉTICO A CAUDAL DE ALIMENTACIÓN CONSTANTE PRODUCE TAMAÑOS DE GRÁNULO MENORES.

ASIMISMO, EL AUMENTO DE LA VELOCIDAD EN ATOMIZADORES ROTATORIOS, DE LA PRESIÓN DE LA BOQUILLA O DE LA RELACIÓN AIRE-BARBOTINA DISMINUYEN EL TAMAÑO MEDIO DE LAS GOTAS DE ATOMIZADO

(II).- PROPIEDADES DE LA ALIMENTACIÓN

EL AUMENTO DE LA VISCOSIDAD DEL ALIMENTACIÓN REALIZADO AL AUMENTAR EL CONTENIDO EN SÓLIDOS O AL DISMINUIR LA TEMPERATURA PRODUCE PARTÍCULAS MÁS GRUESAS TRABAJANDO EN CONDICIONES DE OPERACIÓN CONSTANTES

EL AUMENTO DE CONTENIDO EN SÓLIDOS DE LA BARBOTINA AFECTA A LAS CARACTERÍSTICAS DE EVAPORACIÓN Y GENERALMENTE PRODUCE UN AUMENTO DE TAMAÑO Y DE DENSIDAD.

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(III).- CAUDAL DE LA ALIMENTACIÓN

AL AUMENTAR EL CAUDAL DE BARBOTINA, OPERANDO EN LAS MISMAS CONDICIONES, SE PRODUCEN DISTRIBUCIONES GRANULOMÉTRICAS MÁS GRUESAS.

(IV).- DISEÑO DEL SISTEMA DE ATOMIZACIÓN

EN EL CASO DE ATOMIZADORES ROTATORIOS, LA VARIACIÓN DEL DISEÑO DE LOS CANALES POR LOS QUE CIRCULA LA BARBOTINA EN EL SISTEMA GIRATORIO DETERMINA LA CANTIDAD DE BARBOTINA QUE ESTARÁ PRESENTE EN LA PERIFERIA DEL SISTEMA Y POR LO TANTO VARIARÁ LAS CARACTERISTICAS DE LOS GRÁNULOS DE ATOMIZADO

LA VARIACIÓN DEL DISEÑO DE LOS CANALES PUEDE SER EN NÚMERO, ALTURA, ANCHURA Y LONGITUD.

ASIMISMO, EN ATOMIZADORES DE BOQUILLAS, EL DUPLICAR LAS MISMAS MANTENIENDO LA PRESIÓN PRODUCE GRÁNULOS MÁS FINOS, DEBIDO A QUE SE REDUCE EL CAUDAL DE SUSPENSIÓN QUE LLEGA A CADA BOQUILLA.

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(V).- CAUDAL DE AIRE

EL CAUDAL DE AIRE CONTROLA EL TIEMPO DE RESIDENCIA DEL PRODUCTO EN LA CÁMARA DE SECADO. SI SE AUMENTA EL TIEMPO DE RESIDENCIA LA ELIMINACIÓN DE HUMEDAD DE LOS GRÁNULOS SE ACENTÚA

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(VI).- TEMPERATURAS DE SECADO

TEMPERATURA DE ENTRADA

EL AUMENTO EN LA TEMPERATURA DE ENTRADA AUMENTA LA CAPACIDAD DE EVAPORACIÓN DEL ATOMIZADOR, A VELOCIDAD DE AIRE CONSTANTE. TEMPERATURAS DE ENTRADA MÁS ALTAS AUMENTAN EL RENDIMIENTO TÉRMICO DE LA OPERACIÓN DE SECADO

EN ALGUNOS CASOS AL AUMENTAR LA TEMPERATURA SE PRODUCE UNA REDUCCIÓN DE LA DENSIDAD, COMO CONSECUENCIA DEL AUMENTO DE LA VELOCIDAD DE EVAPORACIÓN, Y LOS PRODUCTOS SON MÁS POROSOS O MÁS FRAGMENTADOS.

TEMPERATURA DE SALIDA

PARA UN CONTENIDO EN HUMEDAD FIJADO Y CON UN DISEÑO DE ATOMIZADOR, LA TEMPERATURA DE SALIDA DEBE MANTENERSE EN UN INTERVALO ESTRECHO CON OBJETO DE CONSERVAR EL EMPAQUETAMIENTO DE LOS GRÁNULOS Y LAS CARACTERÍSTICAS DE FLUIDEZ

UN AUMENTO DE LA TEMPERATURA DE SALIDA DISMINUYE EL CONTENIDO DE HUMEDAD PARA UN CAUDAL DE AIRE Y DE COMBUSTIBLE CONSTANTES.

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PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS

LA IMPLANTACIÓN DEL PROCESO DE SECADO POR ATOMIZACIÓN PARA LA OBTENCIÓN DE LA MATERIA PRIMA DEL SOPORTE (POLVO ATOMIZADO), CONLLEVA UNAS IMPORTANTES VENTAJAS QUE FAVORECEN EL DESARROLLO DE LAS POSTERIORES ETAPAS DEL PROCESO DE FABRICACIÓN

UNA DE LAS VENTAJAS MÁS IMPORTANTES ES LA OBTENCIÓN DE GRÁNULOS MÁS O MENOS ESFÉRICOS, HUECOS EN SU INTERIOR Y MUY UNIFORMES, LO QUE CONFIERE AL POLVO ATOMIZADO UNA ELEVADA FLUIDEZ, FACILITANDO LAS OPERACIONES DE LLENADO DE LOS MOLDES DE LAS PRENSAS Y PRENSADO DE PIEZAS DE GRAN FORMATO

OTRAS VENTAJAS A DESTACAR SON LA CONSECUCIÓN DE DOS OPERACIONES, SECADO Y GRANULACIÓN, A LA VEZ Y CON EL MISMO EQUIPO. ADEMÁS CABE DESTACAR EL CARÁCTER CONTINUO DEL PROCESO, POR LO QUE PUEDE SER AUTOMATIZADO.

EN CUANTO AL COSTE ENERGÉTICO DE ESTE PROCESO DE SECADO ES MUY ELEVADO PERO SE CONSIGUE AUMENTAR LA RENTABILIDAD DEL MISMO, POR EL APROVECHAMIENTO DEL CALOR DE LOS GASES Y GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD MEDIANTE LA IMPLANTACIÓN DE TURBINAS DE COGENERACIÓN.

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PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS

Morfología del polvo obtenido por pulverización –secado