"lineas automáticas de producción con procedimiento de cocción

"LINEAS AUTOMÁTICAS DE PRODUCCIÓN CON
PROCEDIMIENTO DE COCCIÓN RÁPIDA EN
HORNOS MONOSTRATO A RODILLO".
C. PERACQNO
Wibe, S.A.
INTRODUCCIÓN
Desde siempre se busca la máxima velocidad operativa en
cada ciclo de producción industrial para obtener las máximas ventajas técnicas y económicas.
En el último decenio, la industria cerámica ha desarrollado al máximo la mecanización de todas las fases productivas
hasta alcanzar, al menos para ciertos artículos, un flujo automático ininterrumpido desde las materias primas hasta los
productos acabados.
Un aspecto esencial ha sido la realización de la cocción
rápida en hornos monostrato para artículos cerámicos de
desarrollo principalmente bidimensional (azulejos, platos,
vajilla, paneles, etc .. .)
Las publicaciones técnicas, además de las relaciones presentadas a los numerosos congresos especializados para el
sector cerámico en Europa, forman ya una abundante documentación.
Refiriéndonos particularmente a la producción de Azulejos Cerámicos Esmaltados, deseamos recordar brevemente
algunos aspectos de la cocción rápida, que por hoy es sinónimo de cocción en hornos monostrato.
La reducción del ciclo de cocción comporta, en medida
inversamente proporcional, el aumento de la capacidad productiva en igualdad de condiciones de los otros factores.
El aumento de velocidad del flujo del material a cocer en
el túnel implica una drástica reducción de las diferencias de
temperatura en la sección transversal del homo y una disminución de los paquetes o pilas de azulejos dispuestos verticalmente. En los hornos monostrato los azulejos forman un
único "tapiz" lamido por encima y por debajo por los gases
calientes. Desde hace muchos anos era notoria la utilización
de hornos monostrato a rodillos para la cocción de azulejos
dispuestos sobre placas refractarias, para consentir la reducción de los costes por consumo de calor de soporte, además
de la falta de uniformidad térmica entre las caras superior e
inferior del azulejo causada por el efecto de pantalla térmica de la misma placa refractaria.
Los hornos monostrato disponibles hoy son prácticamente de dos tipos:
— a vagonetas donde los azulejos se dispoene sobre apoyos
puntiformes o bien lineales, de material metálico o refractario, hornos en que la velocidad de avance de las vagonetas
viene determinada por dispositivos regulables de empuje como en los túneles tradicionales.
— a rodillos donde los azulejos avanzan singularmente pero
formando un tapiz uniforme mediante la rotación constante
de todos los rodillos.
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La velocidad de rotación de los rodillos es variable a placer según el ciclo de cocción deseado.
Es evidente que por ligera que sea la estructura de las vagonetas, ésta constituye siempreun punto de inercia térmica
de los materiales que afluyen al túnel, lo que representa una
inutil dispersión de energía térmica.
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El horno a rodillos constituye la solución ideal puesto
que los rodillos se mantienen a una temperatura constante,
mientras que los únicos materiales que afluyen al túnel son
los productos a cocer. Estos productos se transportan sobre
un plano de deslizamiento formado por la sucesión de las líneas generatrices en el que los azulejos son tangentes a los
rodiños en rotación.
La mínima inercia térmica de los productos en flujo en
los túneles de cocción reduce notablemente la inercia térmica de las estmcturas fijas del túnel mismo sin que se deriven
perturbaciones de la curva térmica de cocción. La disponibilidad de productos de baja densidad y alto poder aislante
permite, una vez resueltos los problemas técnicos de aplicación correcta, las constmcción de hornos monostrato a rodillos con estmctura ligerísima.
El tapiz de azulejos es calentado uniformemente por los
gases calientes por arriba y por abajo por lo que la uniformidad térmica es completa (siempre que sean apHcados ciertos
criterios constmctivos) en el horno a rodillos que por otra
parte resulta extremadamente flexible a cualquier variación
térmica, con tal de que las regulaciones manuales o automáticas que actúan sobre los quemadores, sobre los termoventiladores, sobre las válvulas de aspiración e inyección de los
gases calientes y fríos, estén predispuestos para permitir una
finísima modulación de cada parámetro operativo de la cocción.
Estas predisposiciones técnicas alcanzadas, fmto de un
decenio de trabajos de investigación y puesta a punto experimental efectuados en planta piloto, han permitido realizar
el horno a rodillos ideal, utilizando las patentes ya largamente experimentadas de la Pullman-Swindel.
Por el momento nos proponemos solamente evidenciar
los componentes estructurales y operativos que se encuentran en el homo a rodillos Welko, el cual resulta indudablemente el sistema mecánico más perfeccionado para la cocción rápida de todo tipo de azulejos a cualquier nivel térmico comprendido entre 900OC y l.SOO^C.
Una serie de elementos modulares prefabricados de estmctura diferenciada permite el rápido montaje de éste horno a rodillos, según características variables de longitud,
composición y regulación, de conformidad con la utilización productiva prevista.
La estmctura de cada horno puede ser por otra parte
predispuesta para permitir futuras transformaciones, con
extremada rapidez, que correspondan a diferentes utilizaciones productivas. El ejemplo más típico es la posibilidad
de predisponer un horno de segunda cocción de esmalte de
azulejos de soporte de mayórica o "cottoforte" (temperatura aproximadamente de %0^C.) para un futura adaptación
a la cocción única de azulejos gresifícados de pavimento
(temperatura nSO-lSOO^C) La sección útil, ancha aprox.
1500 mm, permite el máximo aprovechamiento para todos
los formatos de azulejos.
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La mejor utilización de nuestro homo se basa en el conocimiento previo de las características tecnológicas de la pasta y de los esmaltes a cocer, de modo de establecer en los
términos técnicos y económicos más convenientes el ciclo
y la curva de cocción.
La experiencia tecnológica adquirida en este campo por
los productores de fritas, esmaltes y colores, permite afrontar con absoluta tranquilidad la segunda cocción para producción de azulejos de revestimiento o pavimento, decorados o esmaltados, con un soporte de cualquier prosidad.
Los ciclos de cocción se sitúan alrededor de 30 mm.
La monococción de azulejos esmaltados de soporte no
gresificado permite actualmente la obtención de cualidades
y tipos conformes a las demandas del mercado. El ciclo de
cocción es de alrededor de 60 mm.
La monococción para azulejos gresifícados de pavimento, o sea de estructura realmente antihielo encuentran segura aplicación con nuestro horno FRW-2000 con cualquier
tipo de pasta, tipo gres-blanco o pocelanado. El ciclo de
cocción es de 60/90 mm.
Más cuidado selectivo se requiere en cambio para la producción de monococción gresificada con arcillas naturales,
que cuecen caloreadas casi siempre impuras de materiales
orgánicos. La composición de la pasta y la curva de precalentamiento del horno deben ser armónicos para permitir
una completa desgasificación de la masa, antes de que se
forme la "piel" no permeable (700/800^ C.) o incluso antes
que se inicie la formación de la fase de vitrificación. El ciclo
de cocción es de aproximadamente 900/120 mm. Se podría
pensar que las masas gresificantes puedan atacar la estructura cerámica de los rodillos en la zona de cocción, pero éste
peligro ha sido completamente dominado por nosotros mediante el uso oportuno de engobios refractarios. De todos
modos es notorio el uso de rodillos de acero de varios tipos
para temperaturas de hasta aproximadamente lOSO^C.
mientras que para temperaturas superiores es oportuna la
utilización de rodillos cerámicos de cualidad adecuada,
oportunamente rectificados y protegidos en las zonas de
mayor desgaste.
Podemos afirmar con absoluta tranquilidad que este horno a rodillos constituye hoy la solución técnica y económica más avanzada por su inigualable combinación de las características de estructura y funcionales, que podemos citar
sumariamente:
a) estructura metálica portante que consiente paredes internas y bóveda del horno en mínimo peso y máxima resistencia térmica.
b) utilización estructural de las fibras cerámicas para cerramiento de las juntas en particular de los agujeros de paso de
los rodillos sin posibüidad de que las fibras desgastadas puedan penetrar en el túnel y dañar la calidad de los productos
en cocción.
c) composición modular prefabricada, apta para montaje y
puesta en marcha rapidísimos. Ausencia de cimentación o
pavimento especial.
d) combustión de quemadores de alta velocidad, amplísima
regulación aire-gas, autorregulación electrónica de finísima
sensibilidad independiente para cada zona del homo.
e) serie de muflas regulables en las secciones del horno, que
permiten la completa autonomía del flujo térmico para diversas zonas del horno, con posible obtención de curvas de
cocción a segmentos discontinuos y fuertes desniveles térmicos entre las zonas.
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f) by-pass completo del flujo gaseoso desde la zona de cocción a la de precalientamiento para una total modulación de
la curva térmica en ésta zona, extremadamente crítica para
los productos gresificados en monococción.
g) subdivisión del ciclo de enfriamiento en por lo menos
tres fases: rápido, natural y a lluvia, que llegan a obtener en
la salida productos a temperatura ambiente.
h) máxima flexibiUdad térmica que permite rapidísimas variaciones del ciclo de cocción, intermpciones o relanzamientos productivos en tiempos mínimos. Curvas y ciclos de
cocción establecidos a la medida tecnológica de las masas a
cocer.
i) uniformidad térmica completa en las secciones transversales, constancia de la curva de cocción, repetibilidad perfecta de las condiciones operativas, ausencia de calibres y
tonalidades en el producto acabado que presenta un mínimo de descarte de calidad.
1) minimización dé los volúmenes gaseosos descargados a la
chimenea consiguiente reducción de consumo térmico y de
los problemas conexos con la protección del ambiente externo.
m) sistemas sofisticados de control automático del funcionamiento mecánico y térmico que consiste la inmediata eliminación de fallos accidentales.
La inserción del horno FRW-2000 en una de nuestras líneas de producción de azulejos consiente la integral mecanización de todas las fases operativas en un flujo ininterrumpido de los materiales que pueden permitir la obtención del
producto acabado en tiempos reducidos. Las ventajas técnicas y tecnológicas son fácilmente deducibles.
La línea más simple se utiliza partiendo del bizcocho para efectuar todas las operaciones sucesivas hasta el embalaje
de los azulejos esmaltados y/o decorados. Para la monococción se parte normalmente del prensado seguido de secado
rápido, esmaltado y decoración, cocción, selección embalaje. La preparación de los esmaltes y de los polvos a prensar,
por vía seca o húmeda, se consideran habitualmente como
fases separadas pues que son sustancialmente independientes desde el punto de vista técnico y operativo.
La cadena de fases productivas desde el prensado (o desde el esmaltado) hasta el embalaje, impone un completo
examen del ciclo de producción por cuanto concierne al
proyecto y a los costos operativos, para hacer la elección
más adecuada a las exigencias económicas y sociales. Los
problemas son múltiples y complejos:
1) La introducción de almacenamientos o estocajes automáticos compensativos en la línea de producción para eliminar
las intermpciones debidas a cualquier causa. El dimensionamiento de éstos almacenamientos o estocajes habitualmente
calculado en horas de funcionamiento de la máquina sucesiva, es una de las elecciones más críticas para la reducción de
la inversión y para el máximo aprovechamiento de la instalación.
2) La reducción de la superficie cubierta ocupada por la línea automática con los relativos servicios auxiliares, aprovechando del modo más oportuno el espacio disponible.
3) El programa continuo o discontinuo del trabajo diario y
semanal. Se debe recordar que solo 2-3 personas por turno
son asignadas al control productivo de cada línea automática.
En cada caso hay que valorar preventivamente la conveniencia de las eventuales reducciones de personal o de la interrupciones productivas durante la noche y el fin de semana.
4) Las limitaciones eventuales impuestas por las condiciones económicas y sociales en la zona donde la fábrica se encuentra:
— difícil disponibilidad de personal para los turnos nocturnos o festivos.
— oportunidad de amortización acelerada de la inversión.
El costo Industrial estimado del producto acabado dará una
de las más importantes indicaciones de base para las eleccio-
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nes en fase de proyecto:
— capacidad productiva, aumentable sucesivamente,
— programa productivo.
— localización y dimensionamiento de los almacenamientos
(estocajes) intermedios.
— predisposición de la línea y futuras adaptaciones para diversificación de la tecnología o de la tipología de los productos.
Nuestras líneas automáticas son ya proyectables en muy
diversas combinaciones y pueden responder a todas y cada
una de las específicas exigencias productivas de la clientela,
tanto para la realización de nuevas fábricas como para la renovación y la racionalización de unidades productivas
preexistentes.
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