Los productos cerámicos tradicionales se pueden clasificar por la temperatura de cocción y/o por la coloración final. Según el color de cocción los productos pueden ser coloreados o blancos, y se pueden clasificar según el rango de temperatura de cocción de la siguiente forma:
Productos de color: Cerámica estructural. Temperatura: 850-1100°C. Productos de cocción blanca. Temperatura: 1100-1250°C.
Productos refractarios: Temperatura >1450°C
Las arcillas empleadas para obtener cada uno de los productos anteriores son, respectivamente, arcillas de color (normalmente arcillas rojas), arcillas blancas (arcillas caolinÍferas) y arcillas refractarias (arcillas refractarias y otras materias primas, según el tipo de refractario) [49].
Otra clasificación de los productos cerámicos tradicionales puede basarse en la porosidad, así se tienen:
a) Productos porosos o gruesos, con un 10-20% de absorción de agua.
No han sufrido vitrificación, es decir, no se llega a fundir el cuarzo con la arena debido a que la temperatura del horno es baja. Su fractura (al romperse) es terrosa, siendo totalmente permeables a los gases, líquidos y grasas. Los más importantes:
Arcilla cocida: de color rojiza debido al óxido de hierro de las arcillas empleadas. La temperatura de cocción es de unos 800ºC. A veces, la pieza se recubre con esmalte de color blanco (óxido de estaño) y se denomina loza estannífera. Con ella se fabrican: baldosas, ladrillos, tejas, jarrones, cazuelas, etc.
Loza italiana: Se fabrica con arcilla entre amarilla-rojiza mezclada con arena, pudiendo recubrirse de barniz transparente. La temperatura de cocción ronda los1000ºC. Se emplea para fabrijar vajillas baratas, adornos, tiestos....
Loza inglesa: Fabricada de arcilla arenosa a la cual se le ha eliminado el óxido de hierro y se le ha añadido silex, yeso, feldespato (bajando el punto de fusión de la mezcla) y caolín para mejorar la blancura de la pasta. Se emplea para vajilla y objetos de decoración. La cocción se realiza en dos fases:
1. Se cuece a unos 1100ºC, tras lo cual se saca del horno y se recubre con esmalte.
2. Se introduce de nuevo en el horno a la misma temperatura
Refractarios: Se fabrican a partir de arcillas mezcladas con óxidos de aluminio, torio, berilio y circonio. La cocción se efectúa entre los 1.300 y los 1.600 °C, seguidos de enfriamientos muy lentos para evitar agrietamientos y tensiones internas. Se obtienen productos que pueden resistir temperaturas de hasta 3.000 °C. Las aplicaciones más usuales son: ladrillos refractarios (que deben soportar altas temperaturas en los hornos) y electrocerámicas (usados en automoción, aviación....
b) Productos no porosos, impermeables o finos (vitrificados o gresificados) con una absorción de agua inferior al 10%.Los que se someten a temperaturas suficientemente altas como para vitrificar completamente la arena de cuarzo. Así, se obtienen productos impermeables y más duros. Los más importantes son:
Gres cerámico común: obtenido a partir de arcillas ordinarias, sometidas a temperaturas de unos 1.300 °C. Es muy empleado en pavimentos y paredes.
Gres cerámico fino: Obtenido a partir de arcillas conteniendo óxidos metálicos a las que se le añade un fundente (feldespato) para bajar el punto de fusión. Más tarde se introducen en un horno a unos 1.300 °C.
Cuando está a punto de finalizar la cocción, se impregnan los objetos de sal marina que reacciona con la arcilla formando una fina capa de silicoaluminato alcalino vitrificado que confiere al gres su vidriado característico. Se emplea para vajillas, azulejos...
Porcelana: obtenido a partir de una arcilla muy pura, caolín, mezclada con
fundente (feldespato) y un desengrasante (cuarzo o sílex). Su cocción se realiza en dos fases: una a una temperatura de entre 1.000 y 1.300 °C y, tras aplicarle un esmalte otra a más alta temperatura pudiendo llegar a los 1.800 °C. Teniendo multitud de aplicaciones en el hogar (pilas de cocina, vajillas, tazas de café, etc.) y en la industria (toberas de reactores, aislantes en transformadores, etc.)[55].
Figura 3.41: Diferentes productos cerámicos tradicionales [28]
El proceso de fabricación industrial de los materiales cerámicos, actualmente consta de las siguientes etapas:
a) Extracción de arcillas o explotación de la cantera. El proceso empieza buscando terrenos en los que haya arcilla. A fin de encontrar los recursos minerales que sean suficientes y sea rentable su explotación, se analizan los terrenos donde se prevé que haya arcilla haciendo unas perforaciones (catas) en diferentes zonas a fin de extraer muestras y potencia, así se sabrá la cualidad y cantidad de arcilla de la que se podrá disponer y la duración de la explotación que se puede prever [28].
b) Preparación de la materia prima. La calidad de un producto cerámico depende en gran medida del grado de preparación de la materia prima utilizada en su elaboración.
El proceso de preparación de la pasta cerámica puede dividirse en dos fases complementarias:
• Una fase previa a la entrada de la materia prima en la planta, que consiste en un desmenuzado y homogeneización de la materia prima.
La materia prima, procedente de las canteras, es almacenada previa a su entrada en la línea de fabricación. El tipo de almacenamiento de materia prima que se realiza depende del tipo de producto a fabricar. Una molienda en vía seca exige unos niveles de humedad difícilmente alcanzables almacenando la arcilla al aire libre y por otro lado una molienda en vía húmeda es menos exigente en términos de humedad permitiendo que la arcilla permanezca en el exterior un mayor período de tiempo.
La primera fase de esta preparación de tierras consiste en desmenuzar la arcilla reduciendo el tamaño del grano de arcilla consiguiendo de ésta manera una homogeneización del material que entra en el proceso, y evitando un mayor consumo energético y alargando la vida útil de los equipos.
c) Molienda. La siguiente etapa de la preparación de tierras consiste en realizar una segunda reducción del tamaño de las partículas de arcilla. Se van a emplear en esta fase molinos de martillos, molinos de bolas, molinos de rulos, desintegradores, laminadores...
d) Amasado. Una vez que se han alcanzado los niveles de granulometría requeridos en la materia prima para el tipo de producto que se está fabricando, comienza la fase de amasado.
Introduciendo la arcilla, procedente de la zona de preparación de tierras, en la amasadora, donde se producirá la primera adición de agua. La cantidad de agua que se introduce depende de la humedad con la que venga la arcilla de la cantera y de las condiciones climáticas a las que esté expuesta durante la fase de almacenamiento en el parque de materia prima.
e) Conformado: moldeo o prensado.El conformado tiene por finalidad dar forma a las piezas. Estas deben de tener el grado de humedad adecuado para cada tipo de conformado Se hace pasar posteriormente la arcilla por la extrusora, donde, mediante bomba de vacío se extrae el aire que pudiera contener la masa y se presiona contra un molde, obteniendo una barra conformada con una forma característica según el tipo de producto.
Este bloque se hace pasar a través del cortador, donde se fijarán las dimensiones finales del producto.
En el caso del prensado, el conformado de la pieza se realiza mediante prensas que comprimen la pasta contra el molde, obteniendo, de esta manera, el producto con la
El material se introduce en el secadero, ya sea en estanterías o en vagonetas. f) Fase de secado. Una vez conformada la pieza, se introduce en el secadero, donde se busca reducir el contenido de humedad de las piezas desde, aproximadamente, un 25%, hasta un 1-2% de humedad.
El secado se realiza en un secadero en un ambiente con temperatura baja y humedad alta. Según avanza el material, se encuentra una mayor temperatura y menor humedad (en las piezas). El aire que se introduce en el secadero, debe ser lo suficientemente seco y caliente, no sólo para eliminar el agua procedente del sólido, sino para suministrar la energía en forma de calor que necesita esa agua para evaporarse.
Un secado defectuoso puede dar lugar a la aparición de tensiones en el material que se traducen en la aparición de defectos, principalmente, contracciones, roturas y reducción de resistencia.
g) Fasede cocción
La pieza seca, procedente del secadero, se carga en las vagonetas esperando la entrada en el horno túnel para el proceso de cocción.
Esta fase constituye la etapa más importante y delicada del proceso de fabricación de material cerámico.
El horno consta de tres zonas claramente diferenciadas:
Zona de calentamiento. En esta zona el material procedente del secadero avanza en sentido contrario al aire caliente que procede de la zona de cocción. El producto alcanza progresivamente temperatura y pierde su contenido en agua (tanto la absorbida superficialmente como la estructural) utilizando como fuente térmica el calor recuperado de la zona de cocción del horno.
Zona de cocción: El material procedente de la zona de calentamiento se somete a temperaturas entre 800 º C y 1.300 º C en función del producto a fabricar, donde permanece el tiempo necesario para su total cocción.
El aporte térmico en esta fase del proceso se realiza mediante la inyección de combustible en quemadores situados en las paredes laterales al comienzo de zona de cocción y en quemadores situados en la bóveda.
Zona de enfriamiento: El material procedente de la zona de cocción se introduce en la zona de enfriamiento donde se mueve en sentido contrario a la dirección de aire. Este aire se introduce al final de la zona de enfriamiento procedente de la
Parte de este aire es conducido desde el horno hasta el secadero con el fin de aportar parte o el total de la demanda térmica de éste y el resto es conducido por la depresión creada en el extremo opuesto del horno, primero a la zona de cocción, donde es sobrecalentado para alcanzar en dicha zona la temperatura necesaria, y posteriormente a la zona de precalentamiento, donde se enfría progresivamente cediendo su calor al material que se introduce.
h) Empaquetamiento. Terminado el proceso de cocción, se produce el distribuido de los ladrillos procedentes de las vagonetas, y su depósito sobre la línea de plastificado.
Por último, los paquetes se almacenan en el patio exterior a la espera de ser transportados hasta el emplazamiento de las obras [57].
i) Expedicióny venta. Recogida de los pallets del patio y carga de transporte [28]
Figura 3.42: Diagrama del proceso cerámico [28]
Se muestra, a continuación, un esquema del proceso productivo descrito anteriormente:
Figura 3.43: Esquema del proceso productivo cerámico [57]
3.3.5.
SITUACIÓN
DEL
SECTOR
CERÁMICO
TRADICIONAL EN ESPAÑA Y EN EUROPA.
El sector cerámico español es el mayor productor europeo de materiales de construcción de arcilla cocida. A finales de la década de los 90, las empresas de cerámica estructural apostaron por aumentar sus capacidades productivas y automatizar los procesos industriales, no considerando, en la mayoría de los casos, la innovación en nuevas aplicaciones y usos de los materiales cerámicos y las arcillas de partida.
Actualmente, los materiales cerámicos de uso tradicional en sectores como la construcción, ven cada vez más mermada su competitividad por la utilización de otros materiales de nueva creación o desarrollo que, poco a poco, van introduciéndose en mercados tradicionalmente de productos cerámicos y provocan la caída en las ventas de estos materiales .
Además, este sector ha sido uno de los más afectados por la crisis. En la figura 3.44, se muestra la influencia del estado actual de crisis económica en la fabricación de productos cerámicos, tales como los ladrillos tejas, etc… según la asociación de fabricantes Hyspalit [58].
Figura 3.44: Comparativa de las empresas, Producción y empleados del sector cerámico español entre 1994-2013 [58].
El sector de cerámica estructural viene sufriendo desde 2008, al igual que otros sectores ligados a la construcción, una bajada de ventas que ha obligado a las empresas a adaptarse irremediablemente a la situación. Esta adaptación pasa por concentrar la producción en determinados meses del año, hecho que ha tenido a lo largo de los últimos años una repercusión directa en la bajada del número de trabajadores, el volumen de negocio, etc.
En cuanto a producción se refiere, se observa que, un ejercicio más, continúa el descenso de la misma iniciado en 2008. Así, en el año 2007 la producción era de 28,8 millones de toneladas, mientras que en el año 2012 fue de 5,2 millones de toneladas y en el año 2013 fue de 4,1 millones de toneladas. Esto implica una reducción de la producción de más del 85 % con respecto al año 2007 y de más del 20 % con respecto al año anterior [58].
En la tabla 3.11 vemos como desde el 2007 al 2014 la construcción de vivienda en España ha disminuido considerablemente.
Tabla 3.11: Evolución de las viviendas empezadas, viviendas finalizadas y proyectos visados desde el año 2007 hasta el año 2014 [59].
En lo que a número de empresas se refiere, en el año 2007 había en el sector 430 empresas, mientras que en el año 2012 había 220 y en el año 2013 había 210. Esto implica una reducción del número de empresas de casi el 50 % con respecto al año 2007 y cerca del 5 % con respecto al año anterior.
En cuanto a producción se refiere, se observa que, un ejercicio más, continúa el descenso de la misma iniciado en 2008. Así, en el año 2007 la producción era de 28,8 millones de toneladas, mientras que en el año 2012 fue de 5,2 millones de toneladas y en el año 2013 fue de 4,1 millones de toneladas. Esto implica una reducción de la producción de más del 85 % con respecto al año 2007 y de más del 20 % con respecto al año anterior [58].
Del total de producción, no se aprecian cambios significativos en la demanda de las distintas familias de producto, siendo el desglose por tipos de productos el siguiente [58]:
Figura 3.45: Porcentaje de producción por tipo de producto [58].
En cuanto a la exportación, según datos de elaborados por CEPCO a partir de ICEX y de AEAT, destacar que ésta se produce en el sector fundamentalmente para el caso de la teja cerámica, siendo los datos del año 2007 de 47.822.000 euros, los del año 2012 de 42.639.000 euros, y los del año 2013 de 41.106.000 euros.
Los datos del año 2014 (enero a abril) ya representan 13.548.00 euros, lo que hace prever que este año 2014 los resultados finales serán muy positivos en cuanto a la exportación de tejas cerámicas.
En cuanto al volumen de negocio se refiere, se ha producido un efecto similar al de la producción del sector, pasando de 1.505 millones de euros en 2007, a 285 millones de euros en el año 2012 y 230 millones de euros en el año 2013.Esta drástica y continuada bajada en los datos estadísticos del sector de fabricación de ladrillos y tejas coincide fielmente con los datos y gráficas del número de viviendas iniciadas y viviendas terminadas publicadas por el Ministerio de Fomento.
En cuanto al número de empleados, en 2013 la cifra ha caído alrededor del 20% con respecto a 2012, algo que coincide con la bajada drástica de producción de productos cerámicos en los últimos años. Importante pérdida de competitividad del sector de cerámica estructural derivado del incremento de los costes energéticos [58].
También hay que comentar que el único sector de la industria cerámica que no ha sufrido la crisis y un descenso en la producción es el relacionado con la baldosa y azulejo cerámico, dado que casi el 90 % de su producción se exporta.