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
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
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
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
0.30  0.45
K g ..de ..agua
K g ..de ..solido ..sec o
,
ESTE CONTENIDO EN AGUA TRAS EL PROCESO DE ATOMIZACIÓN SE
REDUCE A
0.05  0.07
K g ..de..agua
K g ..de..solido ..sec o
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.
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.
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS
LANZA
CORONA
DISCO
ATOMIZADOR
Atomizadores rotatorios
La velocidad periferica, vp , depende del diámetro y de la velocidad
de rotación del disco y vale:
v P (m / s ) 
 DN
60000
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 .
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.
Una expresión propuesta para el diámetro medio de los gránulos es la siguiente:
 
d s  157  
P
0.5
  
 597 

  L 
0.45




 K nd0

Q
P

  

L 
0.5






1.5
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)
LA CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN DE UNA BOQUILLA DE PRESIÓN
VARÍA CON LA RAIZ CUADRADA DE LA PRESIÓN.
C apacidad  C  k P
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.
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.
Contacto aire - atomizado
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
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.
(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 AIREBARBOTINA 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.
(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.
(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
(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.
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.
PREPARACIÓN DE LAS PASTAS CERÁMICAS
Morfología del polvo obtenido por pulverización –secado
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