Clases de hornos para cerámicos

Los hornos cerámicos se clasifican en diferentes grupos, según su forma de trabajo:

Hornos de Ensayo y de Laboratorio para Carbón o leña Eléctricos Gas

Hornos Cerámicos

Caldeo directo

Hornos Periódicos

Hornos Kasseler, llama horizontal.Hornos cámara, llama ascendente.Horno circulares llama circulante

Hornos continuos

Hornos circularesHornos de cámara anularesHornos de cámara de gas

Caldeo indirecto

Hornos periódicos

Hornos de cámara con cápsulaHornos de pisos con cápsulaHornos de muflaHornos eléctricos

Hornos continuos

Hornos de túnelMuflasHornos de mufla

Caldeo directo o indirecto.

También se conocen como hornos de llama directa o de llama indirecta.

- Los hornos de caldeo directo o llama directa son los que se emplean para cocer manufacturas bastas, normalmente sin barniz, como pueden ser ladrillos, tejas macetas de pasta de arcilla y chamota, algunos tubos etc. Los objetos aquí cocidos pueden someterse a la llama directa.

- Los hornos de caldeo indirecto o llama indirecta son los empleados en el caso de que las manufacturas estén barnizadas ya que, las mismas, no deben exponerse a la llama directa, humo o cenizas, pues influiría negativamente en el resultado final, por lo que, lo objetos cocidos en este tipo de hornos, deben aislarse en cápsulas cerradas que se estiban una encima de otra, o bien se emplea un horno que tenga un departamento interior, donde las llamas no tengan ningún tipo de incidencia dentro de esta cámara y sólamente, las llamas incidirán en las

paredes exteriores de este compartimento calentando el interior de la cámara. El caldeo indirecto requiere siempre un mayor consumo térmico

Hornos periódicos y continuos. Los hornos de caldeo periódico son aquellos que deben calentarse en cada cochura, dejándose enfriar antes de colocar la siguiente.Los hornos de caldeo continuo o ininterrumpido, como su nombre indica, son aquellos que nunca dejan enfriarse.El primer sistema es el más antiguo y el que sigue siendo más empleado en la pequeña industria pero para las empresas con grande y constante producción, una cocción continuada ofrece grandes ventajas, siendo la principal el ahorro de energía.

HORNOS DE FUNCIONAMIENTO INTERMITENTESon hornos de ciclo intermitente, aquellos que necesitan una interrupción de energía, entre dos ciclos de cocción, esta función viene dada en que el programa hace todas las funciones de calentamiento, reacciones de descomposición de soporte cerámico, fusión del esmalte y obtención de la resistencia mecánica para que no se deforme el producto, entonces el proceso estará compuesto de las siguientes fases: a. Carga de los productos a cocerb. Precalentamientoc. Cocciónd. Enfriamientoe. DescargaDespués de la cocción se desconecta el sistema de calefacción y la energía calorífica acumulada en la carga del horno, así como en los muros y bóveda se pierde durante el enfriamiento, por lo que el costo de la cocción es elevado si hay que hacer la producción con este tipo de hornos. Al principio las paredes y bóvedas eran de material refractario, pero últimamente se emplean fibras cerámicas para aliviar el tiempo del enfriamiento.Este tipo de hornos puede funcionar con electricidad o con gas, utilizándose más los eléctricos en el laboratorio, y los de gas para uso industrial.A su vez el control del ciclo de cocción puede ser manual o automático.

HORNOS DE FUNCIONAMIENTO CONTINUOEsta función se caracteriza por el desarrollo ininterrumpido de la cocción, sin tiempos de espera, esto permite una mayor automatización, lo mismo que una disminución de costos y una mayor productividad.En estos hornos el producto cerámico alcanza diferentes temperaturas, según la curva de cocción. El calor desprendido en el enfriamiento, es utilizado en la calefacción del producto que esta esperando para ser cocido.Estos hornos surgieron como la solución más rentable para la fabricación de productos cerámicos.La clasificación de este tipo de hornos contínuos es: A. Horno HoffmanB. Horno de pasajes Semimuflado C. Horno túnel Muflado De canalesD. Horno monoestrato

El Hogar:El hogar es la parte del horno donde se produce la combustión. Según el tipo de horno, los combustibles usados pueden ser leña, carbón vegetal o mineral, de aceite pesado o de gas. En el caso de los hornos que usan combustibles sólidos, van provistos de una parrilla y un depósito donde se recogen los detritus, las cenizas.Los quemadores de aceite pesado están provistos de mecheros de presión, que pulverizan el aceite.Los pequeños hornos de gas usan unos quemadores del tipo Bunsen. En los hornos industriales que usan gas para su combustión, el gas y el aire pueden mezclarse en un canal de alimentación con el fin de que la llama adquiera su máximo potencial energético.

A continuación precederemos al desarrollo de los principales hornos usados en la industria de los cerámicos:

Hornos de laboratorio.Hornos experimentales o de ensayo, se usan para hacer pequeñas pruebas de cochura de cualquier tipo de pasta o barniz, comprobar la temperatura de fusión, frita o muestra de un pigmento o colorante.Los hornillos eléctricos son especialmente prácticos. Empleando gas como combustible, pueden utilizarse hornillos con quemadores de Bunsen o quemadores Méker para temperatura, M hasta 1200 a 1300º. Con ventiladores se pueden alcanzar temperaturas más elevadas.

Hornos Kasseler. Un tipo de hornos antiguo para la cochura de tejas y alfarería, es el llamado horno Kasseler. El

espacio interior es alargado y se extiende del hogar a la chimenea. La llama es horizontal y pasa por encima o a través de un puente en el fogón.

Hornos de cámara y hornos redondos.Estos hornos pueden tener distintas formas (redondos o cuadrados) y usar los principios de llama ascendente o de llama reversible. Los que usan el principio de llama ascendente no se obtiene un caldeo homogéneo, por lo que es más práctico usar hornos de llama reversible que distribuyen de forma más uniforme el calor obteniendo un caldeo uniforme.Los hornos de llama reversible se usan, especialmente, para la cochura de gres. Los hornos de cámara de dos pisos (fig, 4), hallan especialmente empleo para cocer fayenza. En la cámara inferior y más cálida se hace la primera cocción (tinos 1250º). En torno a este piso inferior, hay un número de hogares, de los que el fuego pasando por puentes, desciende al suelo y se reúne en canales verticales practicados en el muro, que conducen al piso o, cámara para la cocción de cápsulas o la de barniz de 1000 - 1100º. Puede regularse la temperatura del horno abriendo directamente los canales del piso inferior.

Algunos hornos, de carbón, aceite o gas, que se dedican a la cocción de la porcelana, son unos hornos muy especializados. Constan de tres pisos o cámaras, las cuales se dedican para distintas funciones. El fuego se conduce desde el suelo, a través de conductos verticales, hacia la chimenea, calentando todos las cámaras.

El aislamiento se realiza mediante fibras minerales y cerámicas de baja masa térmica y gran poder calorífico, cuidadosamente dispuestas en estratos para reducir las pérdidas de calor. Marco e interior de hormigón refractario ligero.

La perfección en el aislamiento conseguido, con un espesor de 15 – 20 cm permite un ambiente fresco de trabajo y un extraordinario ahorro energético.

Hornos de mufla.Una mufla, en realidad es una cámara cerrada construida con materias refractario. Su construcción es relativamente sencilla empleándose todo tipo de combustibles. Consta de una puerta por la que se accede al interior de la cámara de cocción, en la que existe un pequeño orificio de observación. En el techo se ubica un agujero por donde salen los gases de la cámara. Las paredes de la misma están hechas de placas de chamota, planchas de de carborundo y/o manta de material aislante. Cuando se carga la mufla los objetos se estiban por medio de planchas de chamota o de acero especial para hornos cerámicos y tubos de arcilla de chamota cocidos.Estos hornos pueden usarse para la cocción de arcilla, mayólica, para el cocido de pinturas encima del barniz en la porcelana, para artículos de fayenza y de gres.

Hornos eléctricos.Los hornos alimentados con energía eléctrica son de un uso muy extendido por su comodidad y fácil manejo. En la actualidad con los sistemas de programación que se incorporan son muy útiles y fiables. En las cámaras de estos hornos van alojadas, en unos surcos o vías de las paredes, unas espirales de hilo conductor de energía eléctrica, que actúan de resistencia formadas por aleaciones de cromo-niquel y de otros metales cuya característica es la buena conductibilidad, según las temperaturas que se quiera alcanzar.Hay que tener en cuenta que un Kilovatio hora desarrolla, aproximadamente, 850 Cal/kg. Aunque parezca que el uso de esta energía eléctrica resulta demasiado cara, si contamos todas las ventajas que puede proporcionarnos, todos estos inconvenientes se ven reducidos e incluso resultar ventajosos.Como norma general y guía hemos de decir que en hornos para temperaturas de 1000º a 1100º, con una capacidad de 0,25 a 1 m2, tienen una duración de caldeo de 7 a 12 horas. Para temperaturas mayores hasta 1450 º C se emplea la silita o similares (carburo de silicio).La cochura eléctrica tiene lugar en aire puro, o sea, en atmósfera oxidante, aunque existen algún tipo de horno, especialmente los de silla y de hilo de niquelcromo, que toleran se introduzcan en la cámara medios reductores con el fin de provocar una reducción de oxígeno y cambiar los efectos colorantes de los distintos óxidos. En la cocción de barnices, debe cuidarse no colocar las piezas cerca de las resistencias, pues estas emiten unos rayos de calor que pueden requemar el barniz.

El horno anular. (HORNO HOFFMAN)En las fábricas de ladrillos y tejas el horno anular ocupa un lugar preponderante entre las demás construcciones de horno. Fue inventado en 1838 por Fr. Hoffmann. Es un horno que quema continuamente, con zona de fuego viajera, y con gran aprovechamiento de calor. Originalmente se construyó con canal de caldeo circular; ahora, casi siempre en forma alargada, y con una longitud de 60 a 100 metros El canal está dividido en 14 a 20 cámaras las que no se separan con paredes sino con planchas de papel que se colocan libremente entre los ladrillos y tapan un lado y otro de una o dos cámaras. Cada cámara tiene un portal en la pared exterior, que se cierra durante la cocción, y un respiradero que puede cerrarse desde arriba, y que conduce al canal de humo y chimenea.

Hornos de túnel.

Al contrario de los hornos anulares, en los que los artículos a cocer permanecen quietos y el fuego se mueve, el principio del horno de túnel es que la zona de fuego es fija, mientras la mercancía a cocer se mueve, atravesando dicha zona. Por lo demás, los dos métodos tienen muchas características comunes.Estos hornos consisten en un largo canal por el que se empuja un tren de carros sobre ríeles. La armazón inferior de los carros está protegida por un grueso revestimiento de material aislante y refractario, y tiene no tope que resbala en una correspondiente ranura en las paredes del horno. Una plancha en el canto inferior del carro resbala encima de arena para crear mayor hermeticidad. Para proteger enteramente las ruedas contra el calor, se puede dar acceso a aire frío debajo de los carros, a lo largo de los ríeles y las ruedas Igualmente los carros están ajustados unos a otros, sin espacios libres intermedios, y se empujan en el túnel mediante un dispositivo especial.Los hornos de túnel se emplean principalmente para fayenza, para la primera cochura de porcelana, o también puede disponerse para la cochura final de la misma. También se emplean estos hornos, en grandes dimensiones, en las fábricas de arcilla chamota y clincas. El caldeo es mejor con gas, petróleo o electricidad.

Hay tres tipos de hornos túnel. El semimuflado o el mufaldo con vagonetas con combustión de llama libre y el de canales.Ahora explico un poco el primero, consiste en una galería rectilínea, dentro de ella, el material a cocer se introduce por medio de vagonetas metálicas con ruedas, que sostienen una capa de material aislante y refractario, sobre el que va puesto el producto a cocer, ( pasta verde ) aplicado en casillas refractarias.Se van introduciendo las vagonetas en el horno, con un tiempo determinado, por una de las bocas y va saliendo ya cocido por el otro extremo, siendo su movimiento continuo y uniforme.La fuente de energía se encuentra a ambos lados del horno, en forma de quemadores de gas o de fuel.La circulación de aire y productos de combustión se realiza en el interior, en contracorriente con el sentido de la marcha de las vagonetas, así el calentamiento de los azulejos es gradual hasta alcanzar la temperatura máxima.Después viene la fase de enfriamiento, también gradual mediante una corriente de aire que circula también en sentido de contracorriente y que pasa al horno por medio de ventiladores, recuperando así parte del aire caliente, para la próxima cocción.

Este tipo de hornos se utiliza mas para piezas sin esmaltar.Este tipo de hornos a la larga tienen mucha pérdida de rendimiento energético, debido a que ha de pasar el calor a través de las paredes de refractario, por lo que se impusieron los hornos de canales.

Los hornos de canales, son hornos túnel de menor sección y en los que el material va situado encima de placas de refractario que son arrastradas por un empujador hidráulico.Permiten una mejor homogenización de la temperatura y con ello una producción más aceptable.Los hornos de canales fueron pioneros durante mucho tiempo en el sector cerámico, pero como todo evoluciona, este tipo de hornos avanzó hasta los modernos hornos monostrato.

LOS HORNO DE PASAJES

Este tipo de horno fue toda una revolución en el sector, se empleó mucho para la cocción de loa azulejos esmaltados.

Su composición es de sección rectangular con numerosos tubos de material refractario, dispuestos con una ligera inclinación y colocados en varias filas para que la zona de cocción se caliente externamente por medio de dos focos de fuego ( hogares ) situados en los laterales del horno.

Las piezas entran consecutivas de forma que sigan una línea dentro del tubo. El empuje se hace manualmente. También requiere mucha mano de obra por lo que han sido desplazados por los hornos túnel.

sido desplazados por los hornos túnel.

Hornos de Gas. La técnica, cada vez más avanzada, ha permitido conceder a los hornos de gas un papel destacado en el uso y posibilidades que nos brinda su uso, mostrándose muy eficaces, tanto por que los tiempos de cocción se ven reducidos y por los gastos se ven reducidos, como por su manejo. Nos resulta fácil regular la atmósfera interior del horno, simplemente variando la inyección de la mezcla de gas y aire, por lo que resultan muy útiles para hacer reducciones. Otra ventaja digna de mención es que podemos alcanzar altas temperaturas en menos tiempo. Estos tipos de horno también pueden funcionar con gas ciudad.El inconveniente más destacable que presentan estos hornos, es que las botellas de gas tienen que estar debidamente aisladas y separadas del horno, normalmente colocadas en el exterior.

CLASIFICACION DE LOS HORNOS PARA CERAMICA

LOS HORNOS MONOESTRATOSEs la variante más sofisticada de los hornos de canales, cambiando dos factores importantes como son:

a. Reduciendo el peso del material refractario sobre el que va el producto cerámico. b. Aumentando la velocidad de calentamiento y enfriamiento, aumentando así la

productividad.c. Aumentando las dimensiones del horno, dificultando la uniformidad de las

temperaturas dentro de la cámara de cocción, no siendo rentables.

Se denominan monoestrato por que la cocción se realiza en una sola capa, y no aplicado en casillas como los tradicionales, facilitando así la transmisión del calor a las piezas y reduciendo en mucho tiempo los ciclos de cocción, a este tipo de hornos también se les conoce como de cocción rápida.

Las ventajas de este tipo de hornos son las siguientes:a). Cocción rápidab). Uniformidad de cocciónc). Automatización y controld). Flexibilidad: para cambiar los ciclos de cocción o parar y emprender la producción.e). Consumos energéticos: al ser la carga útil mucho mayor, el consumo es menor.f). Menor contaminación atmosférica.g). Tiempote montaje menor: son módulos prefabricados.

El horno monoestrato más usado es el de rodillos, en él las piezas circulan sobre los rodillos que están en constante movimiento giratorio, proporcionando una serie de ventajas sobre los otros tipos, como son:a). Ciclos de cocción más reducidos debido a que tienen una mayor superficiede transmisión de calor y una ausencia de soportes lo que reduce el peso de

la carga.b). Inercia térmica menor, aumentando así la flexibilidad del horno.La estructura de un horno monoestrato, es metálica y modular de más de 2,5metros y que puede ser ensamblada linealmente. Se compone de varias zonas, donde seefectúan todas las funciones para completar el ciclo de la cocción de los azulejos, laestructura es la siguiente:a). Prehornob). Zona de precalentamientoc). Zona de cocciónd). Primera zona de enfriamiento forzadoe). Enfriamiento naturalf). Segunda zona de enfriamiento forzado

Este horno también tiene algún inconveniente, no todo son ventajas, entre los más normales están:a). Necesidad de limpieza periódica de los rodillosb). Cuando las temperaturas son muy elevadas, los rodillos se doblan y hay que cambiarlosc). Lo mismo ocurre cuando las piezas a cocer son muy pesadas.La estructura de este tipo de hornos lo convierte en ideal para hacer dos en uno, es decir son dos hornos superpuestos llevando dos capas de material a cocer, lo que permite un aprovechamiento de calor muy elevado.Están estas dos capas separadas por una fina capa de aislante, para evitar que las suciedades o roturas de la capa superior caigan a la inferior.En la actualidad la mecanización esta dirigida por motovariadores servocomandados, lo que hace que en un momento de crisis se pueda parar inmediatamente la cocción para evitar males mayores, como sería el amontonamiento de piezas en un tramo dado, todo ello dirigido desde el ordenador de la dotación del horno.