sábado, 28 de septiembre de 2013

PROCESO DE ELABORACIÓN O FABRICACIÓN DE PRODUCTOS CERÁMICOS TRADICIONALES. Tipos de formado.

Como ya se definió anteriormente el formado da forma y geometría a la pieza.  El tipo de formado depende del porcentaje de humedad.  Este porcentaje de humedad define la plasticidad y que tan maleable es el material.

Al tener en cuenta el porcentaje de humedad se conoce la cantidad de fuerza a aplicar, la cantidad de agua y el tipo de material con el que se trabajará.

1.  Prensado en seco.
Trabaja con un porcentaje de humedad de 1 a 6%.  Se trabaja con polvos cerámicos por medio de elevadas fuerzas de compresión.  Se utiliza para la elaboración de azulejos, ladrillos refractarios, cosméticos, etc.  La maquinaria usada es una prensa formada por un punzón y una matriz.  Durante el proceso es necesario la adición de aglutinantes; al ser un proceso en seco, se elimina el proceso de secado.  No produce rebaba y da una geometría casi perfecta.

2.  Prensado semiseco o semihúmedo.
El prensado semihúmedo trabaja con un porcentaje de humedad de 10-18.  El material se denomina masa cerámica y es producto del proceso de atomizado al que es sometido la barbotina en un cono o túnel de vientos.  Se utiliza para la elaboración de baldosas.  La masa cerámica son esferas de 0,05 mm.

3.  Formado plástico.
El tipo de material usado se denomina pasta cerámica y tiene 18-25% de humedad.  Se trabaja de forma manual o mecanizada.  Cuando se trabaja de forma manual el porcentaje de humedad suele ser mayor al rango establecido y en pocas ocasiones cuando el proceso es mecanizado se trabaja con rangos poco inferiores.  Dicho formado puede ser realizado por una extrusora, por un torno o por prensado plástico.

La extrusora es una máquina cilindrica que alimentada por el vaciado del material en una tolva conectada a esta en uno de sus extremos, en el otro esta el dado, matriz o troquel que le da el perfil a la pieza deseada.

Dicha extrusora posee un cilindro helicoidal que se denomina cilindro centrifugo y es la parte más importante de la máquina; este gira a razón de 60 rpm gracias a un motor eléctrico.  Además posee una bomba de vacío que elimina las burbujas de aire y comprime la pasta.  Antes de que que el material entre por la extrusora es necesario el paso de este por un proceso de mojado o frote.

El tornillo de la extrusora empuja la pasta hacia la salida de esta pasándolo primero por una malla que actúa como colador de sedimentos grandes y posteriormente pasa por el troquel que le da el perfil requerido a la pieza.

Después de salir el material se pasa al proceso de corte que es el que le da la longitud al producto.  Este tipo de formado es utilizado para la producción de ladrillos, tejas, baldosas, tubos, etc.

Finalmente está el ultimo tipo de formado: el colado o vaciado.

4.  Vaciado o colado.
Aquí se trabaja con la barbotina con un porcentaje de humedad entre 45-55%.  En este proceso se trabaja con la fluidez del material que es decantado en un molde de yeso por acción de la gravedad.

El molde mencionado anteriormente debe ser de yeso con cierta porosidad para que este absorba el agua y se pueda producir el producto deseado.  La absorción o eliminación del agua de la barbotina depende de la capacidad del molde para absorberla.

El proceso es el siguiente: a) se prepara la barbotina, que es la mezcla de agua con polvos cerámicos y otros componentes; b) se decanta el material en un yeso con canal de colada y se deja allí durante 30 minutos para propiciar la formación de un grosor en la superficie de este que dará forma a la pieza deseada, y por último, c) se decanta el exceso de material y se deja endurecer durante otros 30 minutos.

El anterior procedimiento es para piezas huecas (vaciado drenaje), por este proceso también se pueden obtener piezas sólidas (vaciado sólido), pero hay que tener en cuenta que ha medida que se enfría el material es necesario la adición de más barbotina para contrarrestar la contracción de esta debido al secado.  Este proceso es usado para la elaboración de vajillas, lavamanos y sanitarios.

A continuación se explicará la siguiente etapa de la elaboración de productos cerámicos tradicionales: el SECADO.


Fuente: Fundamentos de Manufactura Moderna, Materiales, procesos y sistemas.  MIKELL P. GROOVER.  Ed. Pearson Education.  ISBN 0-13-312182-8.  México

PROCESO DE ELABORACIÓN O FABRICACIÓN DE CERÁMICOS TRADICIONALES. Formado.

El proceso de formado es la etapa y es donde se le da forma y geometría a la pieza.  Se debe tener en cuanta que el tipo de formado requerido depende del porcentaje de humedad del material.  El estado de la materia prima, es decir, su humedad se da por la cantidad de adición de agua durante el formado.

Este proceso se divide en 4 subprocesos:
1.  Prensado en seco
2.  Prensado semihúmedo o semiseco
3.  Formado plástico
4.  Vaciado o colado.

En cercanas publicaciones se explicará cada uno de estos tipos de formado.


Fuente: Fundamentos de Manufactura Moderna, Materiales, procesos y sistemas.  MIKELL P. GROOVER.  Ed. Pearson Education.  ISBN 0-13-312182-8.  México

PROCESO DE ELABORACIÓN O FABRICACIÓN DE CERÁMICOS TRADICIONALES. Preparación de la materia prima

La primera etapa de la elaboración de un cerámico tradicional es la preparación de la materia prima en donde se le da plasticidad y se le agregan algunos otros productos necesarios (sílice, fundentes, etc.) según el producto final que se desee obtener.

La preparación de la materia prima puede ser de manera directa o de manera indirecta.

La preparación directa comienza llevando el mineral a los patios de acopio para formar los lechos de levigación.  En estos lechos comienza la estabilización de la arcilla y la eliminación de impurezas como carbonatos y sulfatos por medio de agua; recordemos que los indices de impurezas están dentro del rango 0,05-1%.

Los lechos de levigación llegan a medir en promedio 2,5 mts. de altura y se forman por capaz de 0,7 mts. Sus objetivos son: a) eliminar impurezas, b) aumentar la plasticidad por medio de la adición de agua y c) estandarizar tonos.  El material posteriormente procede a una tolva para almacenamiento y a un silo para pasar al siguiente proceso.

La segunda fase es la preparación de la materia prima de manera directa, aquí se reduce el tamaño de grano del mineral.  Esta etapa se hace por medio de triturado y molienda.

El triturado tiene como objetivo alcanzar el tamaño de grano deseado para el producto.  En ciertas ocasiones requiere de más de un triturado.  Este proceso se hacen en trituradores de rodillos, trituradores giratorios y trituradores de quijada.  Al triturador entran piedras con un tamaño de 20-25 cms. y salen con un tamaño de 9-10 cms.

El proceso de molienda se hace en vía húmeda o seca.  La vía húmeda se utiliza cuando el producto que se desea obtener se hace por medio de prensado y vaciado o colado, se usa exclusivamente para este proceso. En la molienda se disminuye el tamaño de grano (se pulveriza) y le da textura en presencia de agua formando lodos (barbotina); para la formación de la barbotina al molino entra arcilla y desflucolante como el tripolifosfato y el hexametafosfato sódico.  Este proceso se hace en molinos de bolas, molinos de rodillos, molinos de martillo y a través de molienda por impacto.  El objetivo es llegar a un tamaño de grano de 0,01-1 mm.

Fuente: Fundamentos de Manufactura Moderna, Materiales, procesos y sistemas.  MIKELL P. GROOVER.  Ed. Pearson Education.  ISBN 0-13-312182-8.  México

PROCESO DE ELABORACIÓN O FABRICACIÓN DE CERÁMICOS TRADICIONALES

El proceso de elaboración de cerámicos inicia con la extracción de la materia prima (arcilla) de minas en donde se estudian factores como para su excavación como: pluviosidad, vida útil y vías carreteables.

El mineral extraído es sujeto a varios ensayos: granulometría, niveles de impurezas y porcentaje de plasticidad.  El indice de impurezas aceptado está entre 0,05%-1%.  La plasticidad depende del formado del producto y se encuentra entre el 6%-50% de agua en peso del material.  Las impurezas pueden generar defectos al final de todo el proceso, lo que se le conoce con el nombre de eflorescencias. 

Una vez terminados todos los ensayos se pasa a la siguiente etapa.  A continuación se dan los pasos:

1.  Preparación de las materias primas
2.  Formado
3.  Secado
4.  Cocido, sinterizado o quemado.

En posteriores publicaciones se hablará más a fondo de cada una de estas etapas.

Fuente: Fundamentos de Manufactura Moderna, Materiales, procesos y sistemas.  MIKELL P. GROOVER.  Ed. Pearson Education.  ISBN 0-13-312182-8.  México

CERÁMICOS

Los productos cerámicos están formados por elementos metálicos, semimetálicos y no metálicos como el carbón, nitrógeno y el oxígeno.  Típicamente son clasificados en cerámicos tradicionales y modernos.

Los cerámicos tradicionales son aquellos ellos a base de gres (barro, arcilla).  Estos están compuestos por alúmina (Al2O3), sílice (SiO2) y Agua de constitución de la molécula.  Estas arcillas a su vez se subdividen en arcillas blancas o kaolines (muy plásticas), arcillas grises, verdes o illiniticas (muy arenosas) y arcillas rojas o montmorilloniticas (fáciles de conformar).

Las arcillas grises le deben su color a la presencia de MgO principalmente, además poseen FeO.  Las arcillas rojas deben su color a la presencia del Óxido ferroso.

Los cerámicos modernos son los carburos metálicos (carburo de titanio y el carburo de tungsteno) que son usados para la fabricación de buriles, y los nitruros metálicos (nitruro de silice, nitruro de titanio y nitruro de boro) que son usados para herramientas de cortes y abrasivos).

Además los cerámicos pueden clasificarse como cerámicos cristalinos y vidrios.  Los cristalinos se forman a partir de polvos por medio de sinterizado (proceso e calentamiento del material debajo del punto de fusión para aglutinar y endurecer los polvos).  Y los materiales vitreos se pueden derretirse, vaciarse y luego formarse por procesos tradicionales como lo es el soplado de vidrio. 

En Colombia está la mejor arcillas del mundo, más exactamente en Norte de Santander en donde se encuentran las más grandes y mejores formaciones de arcilla como La Carbonera, El grupo Guayabo y La Formación de León.

Fuente: Fundamentos de Manufactura Moderna, Materiales, procesos y sistemas.  MIKELL P. GROOVER.  Ed. Pearson Education.  ISBN 0-13-312182-8.  México

POLÍMEROS



Un polímero es un compuesto formado por repetidas unidades estructurales llamadas meros cuyos átomos comparten electrones para formar gran moléculas.  Su principal componente es el carbono y como secundarios están el Hidrógeno, el Cloro y el Nitrógeno.

Dicho mero que forma un polímero, es simplemente un pequeño eslabón que se repite para formar un material por medio de polimerización.

Los polímeros se dividen en tres grupo:

1. Termofijos o termoestables.  Los polímeros termofijos son aquellos que aceptan un solo gradiente de temperatura, o un sólo proceso de transformación (curado).  Después de haber sometido el material a dichos procesos de calentamiento se vuelven rígidos, los que los convierte en no reciclables.  Entre los más comunes están las resinas epóxicas y fenólicas.

2. Termoplásticos.  Estos polímeros pueden ser sometidos a más de un proceso de calentamiento o enfriamiento sin modificar su estructura molecular, lo que los convierte en materiales reciclables.  Entre los más comunes están el polietileno (PE-botellas de agua), el polipropileno (PP-sillas plásticas), poliestireno (PS-Icopor), nylon y el cloruro de polivinilo (PVC).

3. Elastómeros.  Son polímeros que presentan grandes niveles de elasticidad; son reciclables menos aquellos que pasan por un proceso de vulcanización.  Entre los ejemplos más comunes estan el neopreno, las siliconas y el poliuretano (PUR).

Cabe destacar que el poliestireno cambia de nombre comercialmente en los paises, el PS toma el nombre de su fabricante como en el caso de Colombia: ICOPOR, Venezuela: ANIME, Argentina: TELGOPOR, Costa Rica: ESTEROFON, Chile: AISLAPOL.

Los polímeros además se dividen en polímeros plásticos y polímeros no-plásticos.  Los polímeros no-pláticos, naturales u orgánicos son aquellos provenientes de manera natural como lo es el ADN, las proteínas, los almidones y las celulosas.

Dentro de los plásticos o inorgánicos encontramos todos aquellos que han sido elaborados de manera sintética como el neopreno, poliester, etc.

Como podemos ver, los polímeros abundan en el medio ambiente y no solo son los productos que conocemos comúnmente (sillas, etc.).  La palabra polímero abarca un significado grande pues polímero significa la unión de una estructura simple que forma una gran molécula como el tejido humano.

Fuente: Fundamentos de Manufactura Moderna, Materiales, procesos y sistemas.  MIKELL P. GROOVER.  Ed. Pearson Education.  ISBN 0-13-312182-8.  México





INTRODUCCIÓN A LOS PROCESOS DE MANUFACTURA. Materiales




Un Proceso de manufactura es una serie de paso a paso, etapas u operaciones que alteran la forma geométrica, las características, las propiedades físicas, mecánicas y químicas de un material por medio de la integración de herramientas, trabajo manual, equipo y energía para obtener un producto final o semiterminado.

¿Qué conforma un proceso manufacturero? 
Materiales-Procesos-Sistemas.  Los anteriores factores le dan a los materiales valor agregado, dichos materiales se clasifican en tres grandes grupos como lo son: metales, productos cerámicos y polímeros.  La interacción de esta clasificación produce: compuestos metal-cerámicos, metal-polímeros y cerámico-polímeros.




Los metales son aleaciones comúnmente en donde uno de sus componentes es metálico.  Se dividen en dos grupos, metales ferrosos y metales no-ferrosos.  Los metales ferrosos son el hierro colado (formado por hierro y carbón de 2 a 4%, son usados comúnmente para el proceso de fundición) y el acero formado por hierro y carbono con 0.02-2.11% como máximo.

Los polímeros son compuestos por unidades estructurales llamadas meros cuyos átomos comparten electrones ara forman grandes moléculas.  Su principal componentes es el Carbono y entre otros están el N, H2 y el Cl.

Los productos cerámicos están compuestos por elementos metálicos, semimetálicos y no metálicos.

Los anteriores materiales son los usados en la industria manufacturera moderna en donde se les da valor agregado dando como resultado la infinidad de productos que conocemos hoy en día como: automóviles, aviones, puentes, etc.


Fuente: Fundamentos de Manufactura Moderna, Materiales, procesos y sistemas.  MIKELL P. GROOVER.  Ed. Pearson Education.  ISBN 0-13-312182-8.  México