Valores en porcentaje retenido acumulado

1. ANTECEDENTES

Según las principales referencias bibliográficas internacionales, el primer material usado para aserrar piedra fue el flint, sílice de origen fósil, muy duro, ya en la edad de piedra. Los egipcios usaban "gemas" encastradas a un fleje, posiblemente de bronce para aserrar manualmente bloques de piedra para la construcción. Hasta hace dos siglos se aserraba a mano, soportando con cuerdas un fleje de hierro, que se hacía frotar adelante y atrás encima de la piedra, "a peso", por parte de una o dos personas que podían obtener, con el mármol de Carrara, una "calada" de aproximadamente 1 cm por hora. Como abrasivo se usaba la arena, silícea o de cuarzo, obtenida en Toscana, en el pantano de Massaciuccoli.

A mediados del siglo diecinueve, Benjamin C. Tilghmann, nacido en Philadelphia en 1826, inventó el granallado con aire comprimido a diferencia de aquel con turbina centrífuga. En 1872 fabricó la primera granalla de fundición, fundiéndola y colándola en pequeños crisoles en agua fría con la finalidad de obtener una granalla de fundición blanca de alta dureza. Con su incansable actividad consiguió desarrollar su idea en el Reino Unido y, parcialmente, en Europa continental donde, en Viena, surge, en 1885, la fábrica Eder.

La granalla de fundición demostró rápidamente ser mucho más eficiente que los diversos tipos de arena usados para mármol y piedra y, en 1935, se fundó una fábrica en Italia: Abrasivi Metallici.

Hacia el año 1950, en Estados Unidos, W. Mishavaka patentó e inició la producción de granalla de acero para ser usada en el granallado en fundiciones de hierro y de acero. Se trataba de una granalla mucho más tenaz que la de fundición blanca. En 1954, Polveri e Metalli S.p.A. estudió la posibilidad de entrar en competencia en el suministro de granalla adecuada para el uso en la industria mecánica con unas pequeñas instalaciones que iniciaron su funcionamiento en 1956.

Polveri e Metalli, que había sido fundada en 1939 en Mestre (Italia) por el ingeniero Sergio Toniolo con la finalidad de responder a la necesidad de polvos metálicos (Magnesio, Aluminio, Cinc, Cobre), principalmente con fines militares, desarrolló su proyecto inicial centrándolo en la calidad, especializándose en particular en el tratamiento térmico continuo en hornos rotatorios.

Por necesidades de espacio, en 1964 se fundó Metalurgica Toniolo S.p.A., construyendo a pocos kilómetros de Mestre la planta de Maerne, dedicada a la producción de polvos y granallas férricas. Aún siendo líder en granalla para el sector mecánico, la Firma tenía entonces una capacidad de producción modesta, entorno a las 20.000 ton/año. Por aquel entonces ni se especulaba con la idea de la aplicación de la granalla de acero para su aplicación en el corte de granito, hasta la fecha llevada a cabo con granalla de fundición; ya que el precio medio de esta última era de unas 80 liras/kg, mientras que la de acero se situaba en las 140 liras/kg.

No obstante, en 1966, el Ing. Giorgio Citran, directo técnico de Metalurgica Toniolo S.p.A., organizó la primera prueba de aserrado de granito en una factoría cercana a Baveno. A partir de aquí se desarrollaron diferentes líneas de investigación y desarrollo que se concretaron con la salida al mercado de la granalla de acero GRANTAG en el año 1972. Las ventajas que GRANTAG tenia en comparación con la granalla de fundición se evidenciaron rápidamente y fueron cuantificables con tan solo dos aspectos: disminución del consumo por metro cuadrado y, con la maquinaria adecuada, una calada más que duplicada.

Las granallas de fundición que se usaban por aquel entonces, esféricas y más bien gruesas (de 1-1,5 mm), daban lugar a consumos medios alrededor de los 6 kg/m2. Con la introducción en el mercado de la granalla de acero, producto técnicamente más evolucionado, más tenaz y más controlado, se evidencia la posibilidad de reducir el consumo a unos 2-2,5 kg/m2 y obtener caladas más altas.

En el año 1990, se creó la sociedad POMETON S.p.A., fruto de la fusión entre Polveri e Metali y Metalurgica Toniolo.

Después de esta introducción histórica se detallan algunos datos sobre la producción y algunas características de la granalla de acero GRANTAG, la primera granalla de acero utilizada en el mundo para el aserrado de granito, producida por POMETON S.p.A. Cabe remarcar el término PRIMERA porque ANTERIORMENTE se usaba SOLAMENTE GRANALLA DE FUNDICIÓN.


2. DATOS TÉCNICOS SOBRE LA PRODUCCIÓN DEL GRANTAG

Las fases de producción de la granalla de acero tipo GRANTAG para el corte de granito son las que se describen a continuación.

Fusión en horno de arco de chatarra de acero seleccionada, ausente de banda estañada y de hierro cincado, con carbón en el horno para obtener el contenido deseado de carbono; desescoriado; insuflado de oxígeno; calentamiento hasta 1650-1680 ºC. Dicha temperatura, bastante alta, es necesaria para que el acero pueda permanecer líquido y fluido durante todo el tiempo necesario para la colada en el crisol, la adición de los elementos de ajuste, los controles analíticos, la atomización, y las operaciones complementarias, que varían entre los 30 y los 60 minutos dependiendo de la cantidad de acero y de la granulometría deseada.

Se cuela en el crisol, donde se corrige la carburización a cerca de un 1% de C y se procede a adicionar las ferroaleaciones para la aleación y desoxidación con Mn, Si y Al con la finalidad de rebajar el contenido de oxígeno en el metal fundido, para "inertizar" la mezcla y evitar la reacción entre FeO y C con posterior formación de CO gaseoso posible causante de cavidades en la granalla.

El contenido del crisol se vierte lentamente en un ciclón, desde donde el acero, a temperatura disminuida en un centenar de grados, se cuela y es impactado por una corriente de agua a presión, de gran caudal, que transforma el chorro de metal fundido en numerosísimas gotas, que caen en una balsa de agua. Después del impacto, las gotas se enfrían y mientras aún se mantienen en estado líquido, pero ya sin estar afectadas por el movimiento del agua a presión, tienden a volverse esféricas debido a la tensión superficial para terminar solidificando.

Una vez depositadas en el agua, las pequeñas esferas se enfrían hasta la temperatura del agua; luego son extraídas de la balsa, transferidas a una zona de secado y posteriormente enviadas a un horno rotatorio de enfriamiento, operación llevada a cabo en presencia de un gran volumen de aire a baja temperatura para evitar la oxidación superficial de los gránulos.

Una instalación de paneles vibrantes elimina, antes del posterior tratamiento, los gránulos no adecuados para la producción de GRANTAG de dimensiones correctas.

En este punto, la estructura metalográfica de la granalla es tosca, no heterogénea, con pobres características mecánicas, bastante frágil. Resulta, pues, indispensable proseguir con un tratamiento térmico, a temperatura elevada, con el objeto de eliminar la estructura deficiente, y obtener una estructura austenítica homogénea tal que permita llevar a cabo un tratamiento posterior de temple para obtener una martensita de grano muy fino.

Para obtener dicha martensita fina es necesario que todo el acero sea transformado en austenita, pero que ésta no sea de grano demasiado grueso, para lo cual la elección del tiempo y de la temperatura de austenización resulta crítica.

Después del templado, la granalla se seca y se envía de forma automática a la instalación de fracturación.

La fracturación y la posterior molienda, abandonada la vieja cilíndrica, son llevadas a cabo en grandes molinos a palas, en series paralelas con sistemas de selección granulométrica intermedios para obtener las mezclas granulométricas deseadas.

La granalla para el aserrado de granito tipo GRANTAG tiene, después del temple, una dureza elevadísima, que le aporta una cierta fragilidad, que aumenta después de la molienda, a causa del endurecimiento súbito seguido de la intensísima solicitación mecánica. Se atañen valores de 67-68 y en algunos casos de 69 HRc, prácticamente desconocidos en la nomenclatura metalúrgica, y que comportan un mayor desgaste de la maquinaria y la presencia de tensiones internas que deben ser eliminadas sin disminuir los valores de dureza por debajo de los 65 HRc.

Para eliminar las tensiones internas de la granalla, que podrían causar, por su relajación, una rotura automática del acero, al poco tiempo de haber iniciado la producción a escala industrial del GRANTAG fue añadido un tratamiento final de distensión a temperatura adecuada, que ha demostrado ser decisivo para poder prolongar de forma relevante la duración del acero.

La mayor parte del GRANTAG está constituida por granalla angular, que tiene sobre el granito un mayor poder de abrasión; aunque algunos tipos son preparados mezclando con la granalla angular alguna proporción de granalla esférica, que recibe el mismo tratamiento térmico que la angular (con excepción, claro está, del tratamiento de fracturación). La adición de granalla esférica se realiza en proporciones de entre el 10 y el 15%, con una granulometría análoga a aquella de la granalla angular. Algunos aserraderos de granito exigen la presencia de granalla esférica, mientras otros, en cambio, la excluyen enérgicamente.

Podemos afirmar que, a paridad de calidad de granalla, la granalla esférica tiene una duración superior a la angular, pero un menor poder de abrasión.

A parte de la experiencia de laboratorio, existe un gran aserradero que ha trabajado durante una docena de años con solo GRANTAG esférico, obteniendo consumos iguales o menores a la mitad de los valores habituales, pero con una calada igual a la mitad de la obtenida con telares con granalla angular.

En nuestra opinión, un cierto porcentaje de granalla esférica disminuye la fricción y permite, por lo tanto, un cierto ahorro de energía eléctrica y un menor consumo de los flejes. Aún así es difícil cuantificar el fenómeno ya que se requiere una larga experiencia y disponibilidad de algún aserradero que esté dispuesto a invertir tiempo (y dinero) para ampliar sus conocimientos, a propósito de los cuales, generalmente, tiene ya sus opiniones formadas.

3. CARACTERÍSTICAS DEL GRANTAG Y DATOS SOBRE LA MODALIDAD DE ELECCIÓN DE LA GRANALLA PARA EL ASERRADO

El GRANTAG, como ya se ha indicado, nació como evolución de la granalla de acero de alto carbono y, por lo tanto, presenta muchas características que cumplen con aquellas definidas por las especificaciones ASTM-SAE de la granalla de acero de alto carbono, con límites en muchos casos más restringidos, o con tratamientos térmicos o mecánicos especiales con el objetivo de optimizar las prestaciones específicas de esta granalla para el aserrado de granito.

Se indican a continuación algunas de las principales características químicas y físicas de esta granalla.

3.1. Composición química en % (ver tabla)

3.2. Forma de las partículas

El GRANTAG es suministrado normalmente en diversas clases granulométricas cada una de las cuales está disponible en dos variedades:

a) Angular: se trata de una granalla de forma completamente angular que presenta una modestapresencia de partículas esféricas, inevitables debido al proceso de fracturación.

b) Angular con adición de esférica: en este caso, a la granalla angular en la fase de embalaje se le adiciona un cierto porcentaje (15 % máx.) de material esférico.

3.3. Densidad aparente

La granalla angular tiene una densidad aparente de entre 3,7 y 4,0 gr/cm3, dependiendo de las dimensiones de la misma.

La granalla angular con esférico tiene una densidad mayor que varía entre 3,8 y 4,1 gr/cm3, también dependiendo de la dimensión.

Es necesario y oportuno tener en cuenta este parámetro cuando se pase de usar un tipo de granalla a otro, ya que generalmente los alimentadores son de tipo volumétrico, aunque sean regulados electrónicamente.

3.4. Dureza y estructura metalográfica

Los diversos tratamientos térmicos y mecánicos, bastante complejos, a los que se somete a la granalla tienen el objetivo de obtener una granalla de elevada dureza, ya que esto conlleva un elevado poder de aserrado. No obstante, al mismo tiempo la elevada dureza implica una elevada fragilidad, y tal aspecto es altamente controlado, con la finalidad de llegar a un compromiso. De hecho la granalla debe ser frágil, pero hasta un cierto límite: para un determinado grado de solicitación mecánica la granalla debe fracturarse, pero no convertirse en polvo; y los fragmentos obtenidos en la rotura deben ser todavía suficientemente grandes, aún adecuados para continuar el aserrado.

Por lo tanto, los tratamientos térmicos son realizados para obtener una elevada dureza con presencia de gránulos de martensita (mezcla de Hierro y Carbono que se obtiene durante el enfriamiento del acero en el proceso de temple, y responsable de la alta dureza) lo más fina y homogénea posible para obtener la justa fragilidad de la granalla.

3.5. Distribución granulométrica y modalidad de elección de la granalla

La granulometría de la granalla es la característica que más salta a la vista del aserrador experto que, cuando no dispone de un sistema automatizado, juzga la marcha del telar sobre la base de la dimensión de la granalla en la mezcla abrasiva después del lavado de la muestra.

La granalla nueva que el dosificador añade a la mezcla abrasiva debe siempre compensar aquella que, una vez reducida a una dimensión insuficiente, es eliminada por el sistema de lavado. Por lo tanto, en teoría sería ideal que ésta fuera de una única dimensión (cosa en la práctica imposible), con la medida máxima aceptable para obtener un correcto aserrado.

Se ha intentado, durante el transcurso de encuentros y reuniones entre servicio de Asistencia Técnica de POMETON y los usuarios, responder a algunas demandas que inevitablemente surgen observando los diversos sistemas de aserrado usados por los aserraderos, que resuelven los mismos aparentes problemas de modo diverso, habitualmente con resultados prácticos satisfactorios, pero en algunos casos con éxitos aparentemente discutibles.

Las principales demandas a las cuales se intenta dar respuesta son las siguientes:

a) ¿Es preferible usar granalla completamente angular, o se obtienen mejores resultados añadiendo granalla esférica al producto?.

b) ¿La granalla con diámetro medio mayor da mejor resultado en términos de calada y de consumo respecto a granallas más finas?.

c) ¿Mayor calada significa también mayor consumo?.

Las respuestas obtenidas han estado generalmente contradictorias, haciéndose evidente, como ya se ha visto, que el aserrado de granito es un proceso complejo y bien poco estudiado, y que los métodos que dan resultados satisfactorios en un aserradero no son siempre válidos en términos absolutos, pero resultan aplicables teniendo en cuenta la realidad de cada aserradero.

De todos formas, podemos dar algunos criterios indicativos que pueden orientar a los usuarios en la elección de tipo más idóneo de granalla. Con tal fin se detallan los tipos y características de los productos POMETON en la siguiente tabla:

Granulometría: El rango granulométrico que abarca todas las granallas comerciales está comprendido entre 1,5 y 0,5 mm con distribuciones de tipo gausiano, con máximos que varían de aproximadamente 1,1 mm para la granalla más gruesa hasta 0,85 mm para las más finas.

Granallas gruesas (diámetro medio >1,0 mm; GTA 100, GTA 50): Si los telares tienen el sistema de lavado bien regulado, pueden dar los mejores resultados de duración, realizan una abrasión un poco más intensa que las granallas finas, pero tienen el inconveniente de ampliar el corte con la consecuencia de obtener menor rendimiento en metros cuadrados de tablas por metro cúbico serrado respecto a la granalla fina (un 1 o 2% en granitos costosos pueden ser muy importantes en términos económicos). Por otra parte permiten, en general, caladas más elevadas (aunque como se verá a continuación se pueden obtener caladas similares también con granallas finas), y por lo tanto mejores resultados en términos de cantidad serrada por unidad de tiempo; cabe indicar, pero, que la calidad de la superficie obtenida es mejor con granalla fina respecto a la que se obtiene con la gruesa. Dichas granallas se adaptan generalmente mejor a telares grandes y potentes, y menos a telares pequeños, ligeros, con motores de potencia moderada (indicativamente es preferible usar dicha granalla en telares con motores de potencia superior a los 40 kW). Es importante señalar que las granallas gruesas son generalmente menos sensibles a posibles errores o problemas que pudieran surgir durante el aserrado; son también aconsejables en situaciones en las cuales por varios motivos se dé poco control del proceso por parte de los operadores, o un control automático del proceso.

Granallas finas (diámetro medio <1,0 mm; GTA 45, GTA ITALIA, GTA ITALIA 07): No son generalmente adecuadas a las solicitaciones intensas de telares muy potentes, pero van bien o generalmente mejor que las granallas gruesas en telares de pequeñas dimensiones y potencias hasta aproximadamente 20 kW. Se debe hacer notar que algunos aserraderos de pequeñas dimensiones pero de gran experiencia reservan la granalla fina a granitos muy costosos o apreciados (Azul Brasil por ejemplo) con resultados óptimos en términos de rendimiento de tablas y calidad de aserrado de las mismas.

Granallas seleccionadas (diámetro medio aproximadamente 1,0 mm; GTA GOLD, GTA PLUS): En el último bienio POMETON ha creado una granalla con un diámetro medio bastante fino y distribución granulométrica muy concentrada. Esto ha permitido obtener en algunos de los principales aserraderos italianos y de otros países con telares de grandes dimensiones resultados extremadamente esperanzadores en términos de calada, consumo de granalla (del todo análogo a aquel obtenido en los mismos aserraderos con granalla de grandes dimensiones) y, sobretodo, en el rendimiento de productividad de tablas, que aumenta en un 2-3% respecto al obtenido con granalla gruesa, con obvios e importantes resultados económicos. Es naturalmente indispensable para obtener dichos resultados que los aserraderos dispongan de un sistema de control del proceso fiable y continuo, sin el cual se pueden dar problemas de mal aserrado.

Granallas con esférico: POMETON propone los mismos tipos granulométricos angulares con o sin presencia de granalla esférica; esto es debido a que algunos operadores desean la presencia de esférico, mientras para otros dicha presencia se debe evitar. Según nuestra opinión la granalla esférica tiene una mayor duración pero corta más lentamente; probablemente, pero, facilita el movimiento del telar, ofreciendo menor consumo de energía y de fleje. Teniendo en cuenta que en este campo no existe la verdad absoluta, según nuestra opinión, la presencia de esférico es ventajosa.

Tendencias futuras: Cabe recordar que ya hace algunos lustros algunos afirmaban que el aserrado de granito con mezcla abrasiva era un proceso destinado a ser sustituido en breve por otros métodos más refinados. En realidad, por ahora esto no ha acontecido, y todas las tentativas de sustituir la mezcla abrasiva a base de granalla metálica por otro tipo de abrasivo o por otros procesos (con flejes o hilos diamantados) no han tenido una gran expansión porque se enfrentan con la intrínseca economicidad del proceso con granalla metálica, que en el mismo periodo, y sin cambiar los principios de funcionamiento, ha cosechado enormes progresos en todos sus componentes convirtiendo la operación muy económica y siempre más competitiva con relación a los otros métodos.

Por lo que concierne a la granalla, se piensa que en el futuro todavía existen posibilidades de mejora, y es voluntad de POMETON estudiarlas, y por consiguiente también el proceso de aserrado. Conviene en particular, señalar dos hipótesis actualmente en estudio:

a) Uso de granalla con diámetro medio fino y granulometría restringida: es posible pensar en usar granalla netamente más fina que la actual con los consiguientes beneficios con relación al número de tableros obtenidos buscando la mejora de las características de resistencia de la granalla para llegar a hacerla capaz de soportar la solicitación de los telares de gran potencia. Obviamente será necesario que también los sistemas de lavado y de control de los telares mejoren su eficiencia y rendimiento.

b) Estudio de procesos metalúrgicos especiales con el objetivo de mejorar la calidad intrínseca de las granallas de acero.


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