FRITAS: NATURALEZA, VENTAJAS, COMPOSICIÓN Y FABRICACIÓN. Las fritas son compuestos vítreos, insolubles en agua, que se obtienen por fusión a temperatura elevada (1500C) y posterior enfriamiento rápido de mezclas predeterminadas de materias primas. La gran mayoría de los esmaltes que se utilizan en la fabricación industrial de pavimentos y revestimientos cerámicos tienen una parte fritada en mayor o menor proporción en su composición, pudiéndose tratar en algunos casos de una sola frita o de mezclas de diferentes tipos de fritas.

Insolubilización de algunos elementos químicos. La utilización de fritas presenta ciertas ventajas frente al empleo de materias primas sin fritar, para una composición química dada: Insolubilización de algunos elementos químicos. Disminución de la toxicidad, el material vítreo obtenido, por su tamaño y estructura, tiene menor tendencia a la formación de polvo ambiental que las materias primas de las que proviene, disminuyendo de esta forma el peligro asociado a su toxicidad. Ampliación del intervalo de temperaturas de trabajo del esmalte, debido a que no poseen puntos definidos de fusión.

El proceso de fabricación de fritas, comúnmente llamado fritada, tiene como objetivo la obtención de un material vítreo insoluble en agua, mediante fusión y posterior enfriamiento de mezclas diferentes materiales.  

Existen gran variedad de fritas cerámicas, que difieren en su composición química y en las características físicas relacionadas con ésta. Como se ha explicado previamente, los componentes que por sí son solubles o tóxicos se aportan siempre en forma fritada para reducir considerablemente su solubilidad; así sucede con el plomo, el boro, los alcalinos y algunos otros elementos minoritarios. El resto de componentes pueden ser utilizados en forma fritada o como materia-prima cristalina, dependiendo del efecto que se busca.

Las fritas pueden clasificarse atendiendo a muy diversos criterios en función: De su composición química (plúmbicas, borácicas, etc.) De sus características físicas (opacas, transparentes, etc.), De su intervalo de fusión (fundentes. duras), etc. En la actualidad se han desarrollado una serie de fritas, destinadas a determinados procesos de producción, que engloban varias de las características buscadas, y que hacen todavía más difícil la clasificación de las fritas cerámicas.  

El proceso comienza con una dosificación de las materias primas, previamente seleccionadas y controladas, en la proporción establecida. Mediante transporte neumático se trasladan las diferentes materias primas a una mezcladora.

En muchos productos cerámicos el soporte se recubre de una capa de vítrea que se denomina “vidriado” y que tiene como función cubrir el material con una capa uniforme e impermeable, por estética, adaptarlo a las necesidades de uso, por ejemplo resistencia al rayado, ataque químico, etc.. Se trata de vidrios, es decir diferentes formas de aluminosilicatos, que pueden tener, o , no tener formas cristalinas.

Diferencia entre vidrios y cristales. Los vidrios son sustancias amorfas, formados por fusión y posterior enfriamiento de silicatos. Los cristales son sustancias en cuya estructura las unidades básicas de ordenación o celdillas elementales se disponen de forma regular en módulos que se repiten en las tres direcciones.

El esmalte, por tanto, se puede considerar formado por vidrio, cristales y en ocasiones solo por vidrio. ESMALTE = VIDRIO + CRISTALES

Factores determinantes de la composición del vidrio. Capacidad para formar una mezcla que funda a un vidrio homogéneo a una temperatura dada. Interacción adecuada con la pasta. Los coeficientes de dilatación de la pasta y el vidrio deben ser compatibles para evitar defectos debido a las fuerzas de tensión o de compresión. La composición del vidrio debe ajustarse a la consecusión de las propiedades deseadas.

Cubrir y homogeneizar la superficie de soporte. Engobes La función del engobe es diferente a la del vidrio por lo que diferentes serán las propiedades exigidas. Cubrir y homogeneizar la superficie de soporte. Aislar al soporte de la acción de partículas contaminantes y proporcionar una superficie blanca donde se aplica el vidrio. Para regular la adaptación entre el esmalte y soporte actuando sobre su coeficiente de dilatación.

Criterios de selección de materias primas. Para la formulación de un vidrio, ya sea esmalte, frita, engobe, es de vital importancia la adecuada selección de las materias primas que lo van a componer. Es importante conocer las características de cada materia prima y otras propiedades.

Características Composición química. Composición mineralógica. Impurezas. Distribución del tamaño de partícula. Superficie especifica. Solubilidad en agua. Toxicidad (En fabricación o en producto acabado). Comportamiento en barbotina. Comportamiento durante su almacenamiento. Disponibilidad. Precio.

Formulación de engobe. Ball-Clay. Feldespato de sodio. Demopac. Caolín. CMC. Fosfato de sodio.

Colorantes. Son aquellas materias primas que introducen elementos de colorantes en el vidriado.

Existen dos mecanismos de coloración de vidriados. La sustancia colorante se disuelve en el silicato fundido coloreandolo de la misma forma que una sal soluble de un elemento de transición colorea la disolución. La sustancia colorante no se disuelve en el silicato fundido quedando en suspensión y opacificándolo.

Materias primas para los colorantes (óxidos y sales de metales de transición). Cromo. Hierro. Níquel. Otros. Vanadio. Manganeso. Cobalto. Cobre.

Proceso de Fabricación de esmaltes

5) Decorado de losetas cerámicas (suspensiones cerámicas Reología)

Serigrafía

COCCION DE PIEZAS Es una de las etapas mas importantes del proceso de fabricación, ya que dependen gran parte de las características del producto cerámico: resistencia mecánica, estabilidad dimensional, resistencia a los agentes químicos, facilidad de limpieza, resistencia al fuego, etc. Las variables fundamentales a considerar en la etapa de cocción son, el ciclo térmico (temp-tiempo) y la atmósfera del horno, que deben adaptarse a la composición y tecnología de fabricación, dependiendo del producto cerámico a obtener.

6 - 7 ) Secado continuo (presecado antes de cocción). Cocción (proceso de sinterización - sólida y líquida).

PRECALENTAM/. COCCION ENFRIAMIENTO TEMPERATURA TIEMPO

MONOCOCCION Y BICOCCION Los materiales cerámicos pueden someterse a una, dos o mas cocciones Las baldosas no esmaltadas reciben una única cocción; en el caso de baldosas esmaltadas, pueden someterse a una cocción tras la aplicación del esmalte sobre las piezas crudas, llamada monococción O se puede someter a una primera cocción para obtener el soporte, al que se le aplica el esmalte para someterlo luego a una segunda cocción, llamada bicocción

En algunos materiales decorados se le aplica una tercera cocción En algunos materiales decorados se le aplica una tercera cocción. *En ocasiones puede haber un secado adicional tras la etapa de esmaltado, la cual se lleva a acabo inmediatamente antes de introducir el material en el horno, con el fin de reducir el contenido en humedad de las piezas hasta niveles suficientemente bajos para que la etapa de cocción se desarrolle adecuadamente.

COCCION RAPIDA Se realiza actualmente en hornos monoestrato de rodillos, que han permitido reducir extraordinariamente la duración de los ciclos de cocción, debido a la mejora de los coeficientes de transmisión de calor de las piezas y la uniformidad y flexibilidad de los mismos En los hornos monoestrato, las piezas se mueven por encima de los rodillos y el calor necesario para su cocción es aportado por quemadores gas natural-aire, situados en las paredes del horno. Los mecanismos de trasmisión de calor presentes son la convección y radiación.

PROCESOS PARA LA PRODUCCIÓN DE CERÁMICA. 7) Secador continuo a contracorriente Línea de aplicación y decorado 8) Horno de cocción a rodillos mono canal Proceso de selección y empaque de producto terminado

Cocción

En los hornos no muflados el contacto de los gases en el producto es directo, lo cual mejora los coeficientes de transporte de calor, disminuyendo la duración del ciclo de cocción, reduciendo el consumo energético y aumentando la flexibilidad de estos hornos. *Los gases calientes resultantes de la operación de cocción se emiten a la atmósfera por dos focos emisores. Por una parte los humos procedentes de la zona de precalentamiento y cocción, se emiten al exterior por una chimenea que se encuentra a la entrada del horno y los hornos de la zona de enfriamiento se emiten por una chimenea que se encuentra a la salida del horno

Los humos procedentes del proceso de precalentamiento y cocción se componen principalmente de sustancias procedentes de la combustión y compuestos gaseosos de carácter contaminante procedentes de la descomposición de las materias primas y partículas de polvo en suspensión. Los humos e de la etapa de enfriamiento se trata de aire caliente, pudiendo contener partículas de polvo.

TRATAMIENTOS ADICIONALES En las baldosas de gres porcelánico, se realiza una operación de pulido superficial de las piezas cocidas con lo que se obtienen baldosas homogéneas brillantes no esmaltadas

Transportador robotizado

Transportación

Selección

CLASIFICACION Y EMBALADO Con esta etapa finaliza el proceso de fabricación del producto cerámico. La clasificación se realiza mediante sistemas automáticas con equipos mecánicos y visión superficial de las piezas. El resultado es un producto controlado en cuanto a su regularidad dimensional, aspecto superficial y características mecánicas y química.

Embalaje

PARTICIPACIÓN DE MÉXICO EN EL MERCADO MUNDIAL DE CERÁMICA PARA PISO Y RECUBRIMIENTO

CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN DEL SECTOR CERÁMICO MEXICANO PISO MURO TOTAL PORCELANITE 6,150 1,330 7,480 4,740 840 5,580 INTERCERAMIC 2,400 800 3,200 2,150 780 2,930 LAMOSA 1,450 600 2,050 1,350 580 1,930 DAL-TILE 900 1,600 2,500 1,508 2,348 VITROMEX 3,400 598 3,998 3,050 470 3,520 SANTA JULIA 400 140 540 350 100 450 NITROPISO 520 480 OTHERS 200 1,000 710 150 860 16,020 5,268 21,288 13,670 4,428 18,098 PLANTA CAP. INSTALADA m2/month x 1000 CAP. USADA m2/month x 1000 PORCELANITE 34% INTERCERAMIC 15% LAMOSA 10% DAL-TILE 12% VITROMEX 19% SANTA JULIA 3% NITROPISO 2% OTROS 5% OTHERS

CRECIMIENTO DEL SECTOR CERÁMICO PORCELANITE 1,400,000 1,800,000 2,200,000 3,600,000 4,400,000 4,700,000 5,300,000 6,100,000 7,480,000 INTERCERAMIC 800,000 1,300,000 2,000,000 2,500,000 3,200,000 LAMOSA 700,000 900,000 1,100,000 2,050,000 2,880,000 DAL-TILE 1,850,000 2,300,000 3,100,000 VITROMEX 470,000 1,270,000 2,070,000 2,920,000 3,998,000 SANTA JULIA 240,000 280,000 320,000 360,000 400,000 432,000 540,000 NITROPISO 520,000 IUSA 450,000 OTHERS 860,000 1,000,000 TOTAL 6,260,000 7,360,000 9,260,000 10,660,000 12,300,000 12,940,000 14,880,000 15,980,000 19,162,000 21,288,000 23,168,000 2004 1997 1998 2005 1999 2000 2006 ESTIMED AÑO EMPRESA 1996 2001 2002 2003 POR EMPRESA 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 ESTIMED m 2 X 1000 PORCELANITE INTERCERAMIC LAMOSA DAL-TILE VITROMEX SANTA JULIA NITROPISO IUSA OTHERS EXPANSIÓN A 530,000 m2/mes en SLP Y 300,000 m2/mes en Tlaxcala Apertura de nueva planta 600,000 m2/mes en SLP Nuevo productor en México inicia op. con 450,000 mes COMENTARIOS PARA 2006 IUSA LAMOSA DAL-TILE TOTAL m 2 /AÑO 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 1 X 1000 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 est.

DISTRIBUCIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE CERÁMICA EN EL TERRITORIO NACIONAL CHIHUAHUA, CHIH. (3,500) SALTILLO, COAH. (598) MONTERREY, N.L. (3,100) QUEROBABI, SON. (1,000) GARLAND, USA USA (300) TLAXCALA, TLX. (5,220) SAN LUIS POTOSI, S.L.P. (2,170) SAN JOSE, GTO (3,400) ( ) m2/mes X 1000 QUERETARO, QRO. (1,000) OTHERS (1,000)

RETOS DEL SECTOR CERÁMICO Fuentes alternas de energía Eléctrica y combustibles (gas): Carbón y Cogeneración de energía eléctrica. Investigación sobre el uso de materias primas (arcillas y minerales) regionales o nacionales, en la producción de losetas cerámicas, (cuerpos y esmaltes). Mano de Obra Calificada y especializada en procesos cerámicos. Asimilación Tecnológica y menor dependencia tecnológica de Italia – España. Desarrollo de la micro – pequeña y mediana industria que provea: Insumos (refacciones) para maquinaria, Fabricaciòn maquinaria y Desarrollo e innovación para consolidar y mejorar la tecnología actual. Ejemplo Brasil y China.