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MANUAL DE PROCEDIMENTOS PARA LA PRODUCCIÓN DE LA TEJA FRANCESA MSc. Arq. Juan Manuel Pascual Menéndez A partir del siglo XVII las cubiertas en Cuba reciben la influencia de la tipología sevillana y se sustituye el guano por la teja de cerámica, primero curva y luego plana (marsellesa o francesa), las cuales fueron ampliamente utilizadas en el país y en la actualidad constituyen expresión de imagen y memoria del patrimonio arquitectónico cubano, al formar parte de las cubiertas que caracterizan actualmente a los Centro Históricos de las principales ciudades del país, como es el caso de la Ciudad de Santiago de Cuba, con ejemplos altamente representativos y de alto valor en el Centro Histórico Urbano y los Repartos Vista Alegre y Reparto Sueño. Como parte del proceso de recuperación y desarrollo Post Sandy, una de las prioridades ha sido potenciar las producciones de cerámica en la Provincia Santiago de Cuba, como parte de los objetivos principales del Programa Nacional denominado PLVMC (Producción Local y Venta de Materiales de Construcción) y del Proyecto Ruso, denominado así por la importante donación financiera del Gobierno Ruso destinada a la recuperación y desarrollo local de la producción de materiales de construcción en la Provincia Santiago de Cuba, que coordinado por el PNUD, con la participación de diferentes entidades, instituciones y el Gobierno en la Provincia, han encaminado sus esfuerzos al rescate productivo y a la reincorporación de la teja plana o francesa no sólo para la reparación y consolidación del patrimonio actual existente, sino también para su aplicación en nuevas soluciones arquitectónicas. La teja francesa, tal y como se conoce en Cuba, ha tenido un papel protagónico en las soluciones de cubiertas ligeras en Cuba, cuyos componentes constructivos son los más afectados hoy en día por la falta de estanqueidad, el uso inadecuado y el deterioro por la antigüedad de sus elementos constituyentes o la falta de mantenimiento. Estas soluciones han estado sujetas a un futuro incierto al no contarse con los necesarios componentes, esencial la teja plana o francesa de barro cocido y de producción local. Esta situación se hizo más crítica después del paso de huracán Sandy en Octubre del 2012 que dejó parcialmente destruidas muchas de las cubiertas existentes con tejas planas o francesas. 1. INTRODUCCIÓN: ¿Por qué producir la teja plana o marsellesa, más conocida en Cuba como teja francesa? Las tejas son elementos de recubrimiento para colocación discontinua empleadas en la formación de cubiertas (Tejados) con la misión de recibir y dejar escurrir el agua de la lluvia. Se fabrican con arcilla y su proceso de obtención es similar para los ladrillos. El conformado puede ser por extrusión y/o prensado. Las tejas generalmente son de color rojizo, aunque también se pueden colorear. Si sobre una teja en fase de cocción se queman materias orgánicas, se obtiene colores muy decorativos: también se pueden conseguir otras tonalidades mediante barnices, vidriados y esmaltes. Las tejas deben cumplir las siguientes condiciones: ser impermeables ya que sometidas al ensayo correspondiente, no deben de gotear antes de dos horas, resistir a flexión como mínimo 12 MPa (120 kg/cm²), tener cantos vivos, rectos y superficiales lisas; carecer de manchas y eflorescencias y, si son golpeadas con una herramienta, debe dar un sonido claro y metálico. En Cuba, la denominada “teja francesa”, es una pieza plana con un sistema de anclaje longitudinal y transversal, simple o múltiple, para el ensamblaje estanco de las piezas contiguas en filas verticales e hiladas horizontales, está diseñada para colocar por encaje entre sus lados, evitando un excesivo solapo reduciendo el peso por m², aunque ello complica su colocación y estanqueidad. En dependencia de las dimensiones de las piezas será la cantidad de ellas por m². Para el caso de las tejas que se producirán en los Talleres de San Juan en Santiago de Cuba. Cuba, estas serán planas rectangulares de dimensiones, según catálogo de la maquinaria adquirida, de 440mm-480mm × 260mm-290mm × 150mm-220mm, por lo que se necesitarán unas 14-15 Piezas/m²de cubierta. Se fabrican con el solape a la izquierda o a la derecha, necesitándose piezas especiales en cumbrera y laterales. En el caso de que las tejas vayan a ir clavadas, llevarán junto a su borde superior uno o varios orificios premarcados, que deberán taladrarse cuando proceda con una broca de carburo de wolframio (widia), sin deterioro de la teja. ¿Qué es la teja plana, marsellesa o francesa? 480mm x 290mm x 220mm ¿Qué debo hacer para producir tejas francesas? 1. Evaluar la disponibilidad de materias primas locales, sus características y propiedades. Analizar variantes y tomar decisiones. 2. Estudiar el mercado local, regional y nacional, para establecer capacidades productivas. 3. Evaluar la infraestructura técnica-productiva existente y determinar necesidades de mantenimiento, reparación y nuevas inversiones. 4. Adquirir equipamiento y herramientas necesarias. 5. Realizar las capacitaciones y transferencias tecnológicas requeridas para la capacitación de administrativos, técnicos y obreros. 6. Poner a punto la producción. Ventajas del uso de las tejas francesas. 1. Aprovechamiento de las fuentes naturales de materia prima a escala local. 2. Creación de empleos y potenciación de género. 3. Producción a escala local con poca dependencia de las producciones centralizadas. 4. Bajos costos iniciales de inversión y rápida recuperación de esta. 5. Comercio local del producto con reducción de costos de transportación. 6. Posibilidades de ahorro energético en el proceso productivo con el uso de Bloque Sólidos Combustibles, con la consecuente reducción del impacto negativo al medioambiente. 7. Utilización de tecnologías productivas no complejas, de fácil mantenimiento y que facilita la recuperación de equipamiento existente. 8. Colocación de un producto deficitario, de alta demanda para el patrimonio arquitectónico existente con énfasis en centros históricos urbanos. 9. Una nueva posibilidad de solución de cubiertas, de eficacia, eficiencia y efectividad probadas, tanto para la población, como para arquitectos e inversionistas. 7. Monitorear sistemáticamente la producción, realizando los controles de calidad requeridos. 8. Monitorear la aceptación del producto en el mercado y hacer las correcciones que sean necesarias. 2. Características del Manual de Producción. Tejas Francesas ¿A quién va dirigido este manual? 1. Administrativos, técnicos y obreros de los Talleres Productivos de las Empresas Productora de Materiales de Construcción adscriptos a las entidades del Gobierno en Provincias y Municipios y que forman parte del Programa Nacional PLVMC (Producción Local y Venta de Materiales de Construcción). 2. Las nuevas formas productivas a través de cooperativas. 3. Productores por cuenta propia. 4. Directores y Responsables Técnicos de Proyectos de Colaboración, tanto nacional como internacional. 5. Inversionistas y asesores en la producción de materiales de construcción. ¿Qué contiene este manual? 1. Caracterización general de las tejas francesas en cuanto a materia prima y el producto obtenido. 2. Criterios generales sobre la cadena productiva de la teja francesa. 3. Caracterización de las áreas que componen la cadena productiva de la teja francesa, con sus flujos de entrada y salida correspondientes. 4. Componentes delcontrol de calidad a aplicar en la cadena productiva y al producto obtenido. ¿Qué no contiene este manual? 1. Indicaciones específicas sobre un tipo de arcilla a utilizar, ni posibles mezclas, ya que esto dependerá de las posibilidades locales, variantes posibles a aplicar y la toma de decisiones correspondientes al respecto. 2. Alternativas en el proceso productivo en caso de fallos en algún área específica de la línea de producción, o solución de problemas en caso de dificultades técnicas en la prensa. 3. Información económica sobre la producción de las tejas francesas. 4. Descripciones detalladas de ensayos a realizar en base a la norma correspondiente. 3. Flujo productivo para la elaboración de tejas francesas El flujo productivo se caracteriza por las siguientes fases o etapas productivas: 1. Extracción y transporte de la materia prima. 2. Recepción y almacenamiento de la materia prima. 3. Preparación de la materia prima. 3.1. Tratamiento preliminar de la materia prima. 3.2. Proceso de pudrición de la materia prima. 4. Laminación y humidificación. 5. Extrusión. 6. Producción del molde de yeso. 7. Prensado. 8. Primer descantillado y secado. 9. Segundo descantillado y proceso de quemado. 10. Almacenamiento del producto terminado Organización del taller según su flujo productivo. El flujo productivo del taller de producción de tejas francesas es continuo, conformando un sistema donde se interrelacionan cada una de las áreas que lo componen, cada una con sus correspondientes entradas y salidas que llevan a la obtención del producto final. Flujo Productivo Se debe de disponer de una nave techada de no menos de 24.00 m de longitud x 12.00 m de ancho y un puntal de no menos de 6.00 m de alto en el eje central de la nave. 1 2 3 4 6 5 7 8 9 10 La materia prima. Arcilla (Barro) Las arcillas constituyen la principal materia prima para la fabricación de cerámicos de construcción. Éstas aparecen en todo tipo de formación rocosa, desde la más antigua a la más reciente, y en formaciones ígneas y sedimentarias de todo tipo; como consecuencia de ello, sus características físicas, químicas y mineralógicas varían ampliamente, incluso entre las capas de un mismo depósito arcilloso. Por tanto, en cualquier industria cerámica el control de la calidad de los productos empieza por la caracterización y control de la calidad de sus arcillas. Por ejemplo, arcillas con alto contenido de caolinita van a permitir obtener productos cerámicos con carácter refractario, coloración clara y buena resistencia mecánica, mientras que altos contenidos de illita y montmorillonita confieren alta plasticidad a las pastas cerámicas, lo que se traduce en un fácil conformado de las piezas, pero también en una gran contracción de las mismas durante el secado y la sinterización, lo cual puede llevar a la formación de grietas; en tales casos se debe agregar material desgrasante (arena) para ajustar la plasticidad de la pasta. Una de las características más importantes a evaluar en las arcillas es la composición química y mineralógica, dado que ella influye directamente en las propiedades de los cerámicos obtenidos. La distribución granulométrica es otra variable de suma importancia, dado que de ella va a depender el grado de empaquetamiento de las partículas y, por tanto, las propiedades físico- mecánicas de los cerámicos (porosidad, absorción de agua, resistencia a la flexión, etc.). Por otro lado, la distribución granulométrica permite predecir el carácter plástico o desgrasante de la arcilla, teniendo en cuenta que el material arcilloso tiene tamaños de partículas pequeños, del orden de unas pocas micras, mientras que la fracción desgrasante o arenosa tiene un tamaño de partícula mucho mayor. Para la producción de la teja plana o francesa, la arcilla a utilizar debe ser de buena plasticidad, sin arena u otras impurezas y generalmente se utilizan arcillas rojas y amarillas. 1. Extracción y transporte de la materia prima: Las canteras de arcilla, suelen estar en las inmediaciones de las fábricas, donde se transformarán en materiales para la construcción. Se utilizan medios mecánicos simples al ser la arcilla una roca disgregada, aunque si está húmeda dificulta su extracción. La explotación se realiza a cielo abierto, de forma manual o preferentemente con palas excavadoras de cuchara o de cangilones. En la explotación a cielo abierto es frecuente tener que desechar una capa de espesor más o menos grande, de material que no es apto para su utilización, éste material en gran parte está formado por; tierra vegetal, arenas, gravas, etc. El transporte depende de la proximidad de la fábrica y pueden utilizarse diferentes medios. Control de calidad. Controlar calidad. Recepción en el Taller. 2. Recepción y almacenamiento de la materia prima: Se debe almacenar la cantidad de arcilla necesaria para un mes de trabajo. Tomando como referencia el Taller Las Mercedes en Trinidad – Cuba. Se almacenan 180m3 de arcilla, para un mes de trabajo, equivalente a una producción de 20 000 tejas. Otra prueba para validar si la arcilla es plástica o arenosa es hacer peloticas y dejarlas secar, luego con un martillo golpearlas, si estas peloticas se rompen se considera la arcilla arenosa y si se aplasta tiene la plasticidad requerida. El control de calidad de esta arcilla puede realizarse a través de un método simple, denominado “prueba del tabaco”; se amasa la muestra de arcilla mojada en forma de tabaco, si se cuartea no tiene la plasticidad requerida. De igual forma se deben conocer previamente las características físico- químicas del yacimiento de donde se extraiga la arcilla. L Si se rompe NO SIRVE Si no se rompe SI SIRVE Arenosa, L= 0-5 cm Arcillo-Arenosa, L= 5-15 cm Arcillosa, L= 15 cm o más Prueba de la pelota Prueba del tabaco Controlar calidad. El área destinada al almacenaje debe tener fácil acceso, estar limpia, libre de materias orgánicas, residuales u otros. Molienda primaria: Es posible que, dadas las características granulométricas y componentes de la materia prima, haya que realizar una molienda primaria ubicada en el arranque del proceso. Aquí se inicia la trituración hasta reducir el tamaño de las partículas a valores mínimos permisibles. Para este proceso de molienda se utilizan los llamados molinos de “rulos”, desde donde entonces se acopia y utiliza para alimentar gradualmente la línea de producción de tejas. La experiencia cubana no aplica molienda primaria, dada las características de la materia prima disponible en las canteras seleccionadas. 3. Preparación de la materia prima. La materia prima tal como llega de cantera se hace pasar por un proceso de preparación, que la tritura, homogeneiza y humedece hasta el grado deseado. El conjunto de operaciones, con sus finalidades, en el que se realiza la mezcla de las materias primas y se dejan las pastas listas para su conformado son las siguientes: 1. Depuración: Eliminación de elementos gruesos e impurezas nocivas, tanto de los nódulos de caliza y arenas, como de las sales solubles. 2. División: Reducción de las arcillas a pequeños fragmentos y de los desgrasantes a polvo para que no causen problemas de heterogeneidad. 3. Homogeneidad: Mezcla íntima de los componentesy perfecto amasado para conseguir una pasta uniforme. 4. Grado de humedad: Debe ser el adecuado para el moldeo dando la plasticidad necesaria pero no excesiva por la retracción a la que daría lugar. Antes de proceder al conformado debe de hacerse una depuración de la arcilla, y darle una homogeneidad a las mezclas, ya que es indispensable para la pasta que se va a producir, la no existencia de guijarros, nódulos de caliza, sales solubles, etc. que además de producir una perturbación en los tratamientos mecánicos, con posterioridad darán problemas de acabado que influirán definitivamente en la calidad del producto. La homogeneidad de la pasta es fundamental para obtener un buen producto, las distintas clases de arcilla o desgrasantes deben de mezclarse tan íntimamente como sea posible, y con la cantidad de agua precisa, puesto que ésta aumenta la facilidad de homogeneización. Se utilizan pudrideros en forma de piscinas o gavetas de 20m3. El volumen de arcilla a mojar es de 4,7 a 4,9 m3 para una producción de 1400 a 1500 tejas diarias. Teniendo en cuenta el tiempo de reposo de entre 24h y 4 días; en los pudrideros se acumula el volumen necesario para el tiempo máximo de podrido de 4 días. Es recomendable tener al menos 2 piscinas o gavetas, para lograr un proceso continuo; ya que a partir de realizado el tratamiento de podrir la arcilla y hasta tanto no quede vacía completamente la piscina o gaveta, no se vuelve a colocar material en estas, lo que no tener otro reservorio llevaría a un atraso en este procedimiento. 3.1. Tratamiento preliminar de la materia prima: Controlar calidad. 3.2 Proceso de pudrición de la arcilla. En la piscina o gaveta, se debe realizar un “pullaje”, que consiste en utilizar una barreta para calar hasta el fondo de la piscina y con una manguera echar agua hasta que esta brote a la superficie, se repite el procedimiento en tantos puntos como sea necesario hasta cubrir al máximo el área de la piscina. Luego se riega la superficie para lograr homogeneidad, siempre debe mantenerse el agua a vista. Ventajas del mojado: Mata el caliche (partícula). Más rendimiento por hinchamiento. Beneficia el uso de las máquinas, porque reduce el porciento de abrasividad de la arcilla. Se homogeniza la materia prima a utilizar. La norma es de 4,6m3 de arcilla mojada x 1000 tejas producidas. La norma es de 4,6m3 de arcilla mojada x 1000 tejas producidas. Este proceso requiere de 2 operarios Es importante el pullaje, porque si se echa agua solo en la superficie, se logra un sello con la propia agua acumulada, que le da impermeabilidad y esta no penetra al fondo, en este caso NO SE HOMOGENIZA la mezcla, es decir el contenido de agua en la arcilla no es homogéneo. La saturación es el indicador de control de calidad en este proceso. En producción, los laminadores refinadores tienen como función realizar una segunda molienda para reducir aún más la granulometría de las partículas. A este material laminado se le incorpora agua y se mezcla, para conformar la pasta que pasará a la siguiente etapa. 4. Laminación y Humidificación. Este paso consta de dos equipos: molino-laminador y un mezclador. De este proceso se obtiene una arcilla plástica laminada y homogeneizada. Al molino laminador debe ir la arcilla podrida con la saturación necesaria; en el mezclador se controla también esta saturación, incorporando agua a vista. Controlar calidad. 5. Extrusión. Extrusión: Aquí la pasta es amasada nuevamente, desaireada y forzada por hélices a pasar a través de una boquilla, que conforma un filón sólido y único, el cual a la salida de la extrusora las cortadoras lo seccionan en trozos de igual longitud, para luego ingresar a las prensas. Este paso consta de una extrusora con mesa de corte o gradillera. De este proceso se obtienen pastillas de 180 mm x 110 mm x 400 mm, que se colocan en una mesa contigua a la extrusora. El control de calidad que se realiza es que las pastillas resultantes no tengan deformaciones. Controlar calidad. Prensado. 6. Confección del molde de yeso. Almacén de materia prima: Debe existir un área techada para almacenaje del yeso, con condiciones de temperatura adecuada para su conservación. Se puede reservar yeso para 3 meses de almacenamiento (150 sacos), lo que garantiza la producción de 60 000 tejas. Por cada 2 sacos de yeso, se hace un molde macho y dos hembras. El macho se desgasta después de producir de 200 a 300 tejas. La hembra a las 3000 tejas. La prensa necesita 1 macho y 5 hembras. Para producir 200 000 tejas en 10 meses de trabajo promedio de un año se necesitan 500 sacos de yeso. Esta área debe estar acondicionada con una mesa para la preparación de los moldes y un reservorio de agua para la mezcla, además de herramientas para esta preparación, tales como cuchara de albañil reglas de madera, rodillo de madera y cubos plásticos. La mezcla yeso-agua la hacen a vista, primero echan aproximadamente 3,5 litros de agua y se comienza a añadir el yeso hasta tanto al tacto y vista se note la densidad suficiente. Este proceso requiere de 1 operario Las prensas cuentan con moldes, que por compresión darán la forma al modelo deseado. Es esta una etapa importante porque un mal prensado originará en las piezas defectos durante las etapas posteriores. Este paso consta de una prensa, mesa de colocación de pastillas y mesa de colocación de las tejas. Se colocan los moldes (1 macho y 5 hembras), se colocan las pastillas y se acciona la prensa. Un operario coloca las pastillas de un lado de la prensa y del otro lado un operario recoge las tejas en los tableros para colocarlos en la mesa de descantillado. -Se necesitan 30 000 tableros para una producción de 1500 u/día x 20 días de secado/ Cada tablero lleva 2 tablas de 60 mm x280 mm x 10 mm y 3 tablas de 60 mm x 485 mm x 10 mm Este procedimiento requiere de 2 operarios 7. Prensado. El control de calidad de este paso es visual. La teja debe tener las medidas normalizadas y su configuración geométrica completa. . 8. Primer descantillado y secado Lo cual se hace luego de la salida de la teja de la prensa, antes del secado. Después de que las tejas se descantillan, se cargan en las carretillas y van hacia el área de secado conformada por casilleros para el reposo necesario antes de pasar al horno. Se requieren un total de 6 carretillas: 3 para transportar las tejas de la prensa hacia los casilleros y 3 para transportar las tejas de los casilleros al horno. Cada carretilla carga 12 tejas. Este proceso requiere de 3 operarios y el tiempo de secado es entre 15 y 20 días. El secado de la teja depende del grado de humedad de la misma y el nivel de humedad relativa existente; además de las condiciones del área de secado, la cual debe estar protegida para evitar aceleración en el secado por corrientes de aire bruscas. Los casilleros deben estar bajo techo, cubiertos por sacos o telones. Debe dejarse un margen entre el nivel máximo del casillero y el techo de la nave, y evitar acumular en la parte superior donde se concentra el aire caliente y demora el proceso. El controldel proceso de secado de las tejas es visual; estas se revisan periódicamente pasados los 15 días de iniciado el proceso, si el fondo de la teja presenta coloración verde, aún está húmeda; si al rayarla se queda la marca, ya está seca. 9. Segundo descantillado y proceso de quemado. Desde los casilleros de secado, que tienen una altura de 1,80m, con un paño de 1,37cm de ancho que cubre 48 tejas y con entrepaños de 10 cm, en los que se colocan 4 tejas por entrepaño, se extraen las tejas para llevarlas al proceso de quemado. Antes de llevar las tejas hacia el proceso de quemado se procede a realizar la rectificación geométrica de las tejas con un segundo descantillado que se realiza al pie de los casilleros, se baja la teja, se descasilla y se coloca por pares cara a cara en los pasillos entre los casilleros, así es como van colocadas en el horno. No lleva ningún otro tratamiento antes de llevarlas al horno. Los aditamentos necesarios son una mocha y un banquito. El control del proceso de descantillado final de las tejas es visual. 9.1 Proceso de quemado. Las etapas para el quemado o cocción son: 1. Precalentamiento: Se colocan aproximadamente 14-15 m3 de leña en cada una de las 3 bocas de fuego del horno y se enciende. Este proceso dura 24h. 2. Cocción: Se abre el fuel y se conecta el ventilador para el suministro de aire que ayuda a la quema del fuel y la homogenización en todo el horno. El proceso de cocción dura de 3-4 días, se cierra el suministro al notar arcos y troneras de color blanco, que indica temperatura máxima del horno entre 1000-1100 °C. 3. Enfriamiento: Se deja enfriar el horno cerrado durante 3 días, posteriormente se abre parcialmente hasta completar un total enfriamiento lo que en total suma alrededor de 7 días. Se abre el horno después que termina el proceso de cocción y se dejan enfriar las tejas por 3-7 días. 4. El control de temperatura del horno debe hacerse con termómetros, si no existen se realiza una inspección visual por las aspilleras sobre las bocas de fuego de alimentación al horno y se chequea la coloración de los arcos. También se chequea la coloración de las troneras encima de los hornos, que deben ser blancas. Los arcos y las troneras de color blanco indican la temperatura adecuada de 1000-1100 °C para cerrar el suministro de fuel. 5. Luego de que se enfrían las tejas, los operarios las sacan del horno con guantes y la transportan en carretillas hacia el área de almacenaje final.
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