En la fabricación de productos cerámicos, la deformación durante el proceso de sinterizado representa un desafío crítico que afecta tanto la calidad final como la tasa de productos útiles. Este fenómeno está íntimamente ligado a la uniformidad térmica experimentada por las piezas durante la cocción. Por ello, la optimización del diseño de las bandejas sobre las cuales se apoyan los productos cerámicos es un foco indispensable en el control del proceso.
Las bandejas fabricadas con materiales compuestos de corindón y mullita ofrecen una combinación excepcional de resistencia térmica y estabilidad mecánica. Su alta conductividad térmica (aproximadamente 6-8 W/m·K) unido a una baja expansión térmica hace que estas bandejas mantengan la forma y distribuyan el calor homogéneamente, reduciendo considerablemente las tensiones en las piezas durante el sinterizado, lo que se traduce en una reducción media de un 25% en la tasa de deformación frente a bandejas convencionales.
El diseño original de las bandejas incluye ranuras distribuidas estratégicamente para mejorar la circulación térmica. Estas ranuras, junto con variaciones de espesor en forma de gradiente (donde zonas específicas presentan un espesor incrementado para potenciar la capacidad térmica local), favorecen una mejor difusión del calor.
El análisis térmico por elementos finitos indica que esta configuración puede aumentar la uniformidad de temperatura en un 15% durante ciclos de calentamiento de hasta 4 horas a 1300 °C, según pruebas internas realizadas en plantas cerámicas participantes en el estudio.
La forma de instalar estas bandejas en los carros del horno también es clave. Se ha implementado un sistema innovador basado en una separación precisa entre bandejas, generalmente de 1.5 cm, que permite una óptima circulación del aire caliente y reduce los puntos calientes. Además, los orificios de posicionamiento evitan desplazamientos y garantizan la estabilidad durante el ciclo, minimizando las vibraciones que podrían inducir deformaciones.
| Indicador | Diseño Convencional | Diseño Optimizado (Bandejas Comp.) | Mejora |
|---|---|---|---|
| Tasa de deformación (%) | 8.3 | 6.1 | -26.5% |
| Uniformidad térmica (desviación en °C) | ±18 | ±15 | -16.7% |
| Incremento en tasa de producto aprobado (%) | – | 7.5 | +7.5% |
Según testimonios recopilados en plantas cerámicas que implementaron estas bandejas, destacó la precisión en el control térmico durante los ciclos de sinterizado. Un ingeniero de proceso indicó que “la diferencia en la consistencia dimensional de los productos fue notable desde los primeros ciclos, con una disminución tangible en rechazos por deformación”. Las inspecciones de campo se realizaron mediante cámaras infrarrojas y sensores de temperatura distribuidos que corroboraron la mejora en la temperatura superficial de las piezas.
La sinergia entre la bandeja y la dinámica térmica del carro es fundamental. Estas bandejas fueron diseñadas con materiales y geometrías que complementan las curvas de transferencia de calor de los carros basculantes utilizados habitualmente, amortiguando los picos térmicos y evitando puntos críticos de sobrecalentamiento. Esto permite acelerar procesos sin comprometer la calidad, traduciéndose en una mejora aproximada del 10% en la eficiencia global del sinterizado.
El desarrollo y perfeccionamiento continuo de estas soluciones representa un avance tecnológico significativo para industrias cerámicas que buscan maximizar su rentabilidad mediante la reducción de pérdidas por deformaciones y la mejora en la repetibilidad de la producción.
