MCA Strumentazione Industriale – Pirometri per tunnel kiln ceramica in Italia
Misura temperatura piastrelle gres porcellanato e bicottura su forni 60-120 metri — pirometri MCA-IRT-6H1 e 6H2 distribuiti per controllo della curva di cottura
Applicazione ceramica • Tunnel kiln
Il tunnel kiln è il forno di cottura standard dell'industria ceramica italiana: un forno lineare di 60-120 metri di lunghezza, suddiviso in zone di temperatura controllata (preriscaldo, cottura crescente, massima cottura, raffreddamento rapido, raffreddamento lento), percorso da carrelli (slow firing) o nastri/rulli (fast firing) che trasportano le piastrelle attraverso la curva termica di cottura. La produzione italiana di piastrelle ceramiche è di ~369,8 Mm² nel 2024 (dati Confindustria Ceramica), seconda in Europa, concentrata principalmente nel distretto di Sassuolo (78 aziende su 122 totali italiane).
La misura della temperatura distribuita lungo il forno è il parametro principale per il controllo della qualità della piastrella prodotta: una variazione di 15-20°C tra centro e bordi del forno produce piastrelle con calibri diversi (dimensioni leggermente differenti dovute a ritiri di cottura non uniformi), difetto di produzione visibile. Per il gres porcellanato in particolare (prodotto principale del distretto Sassuolo) la tolleranza dimensionale è di pochi decimi di mm su lastre di 1-2 metri, richiedendo temperatura di cottura uniforme entro ±10°C.
Tipicamente si installano 20-40 pirometri distribuiti lungo il tunnel kiln: 5-8 in preriscaldo (300-800°C), 8-15 in zona di cottura crescente (800-1250°C), 4-6 nella zona di massima cottura (1180-1250°C per gres, 1080-1150°C per bicottura), 6-10 in raffreddamento. I modelli MCA-IRT-6H1 (banda 1-1,7 µm, range 300-1200°C), MCA-IRT-6H2 (range 500-1400°C zona max) e MCA-IRT-6L2 (banda 2-3,1 µm per zone basse) coprono tutto il forno, integrandosi al level-2 dei costruttori italiani (SACMI, Siti-B&T, Welko, Italprogetti).
Il tunnel kiln dell'industria ceramica è un forno lineare continuo in cui le piastrelle pressate e essiccate attraversano una curva di cottura controllata in più zone consecutive. Il forno è di tipo carrelli (cottura lenta, tipica per ceramica artistica e sanitaria, ciclo 8-24 ore) o di tipo nastro/rulli (fast firing, tipico per piastrelle gres e monocottura, ciclo 30-50 minuti). I bruciatori sono a gas naturale o a olio, distribuiti zona per zona; nelle zone di massima cottura si possono usare anche bruciatori radianti elettrici per controllo termico più fine. L'atmosfera di cottura è ossidante o riducente in funzione del prodotto (riducente per ceramica rossa, ossidante per gres porcellanato).
La curva di cottura è suddivisa in cinque zone funzionali: (1) preriscaldo (200-600°C), dove la piastrella perde l'acqua residua e i materiali organici si bruciano; (2) cottura crescente (600-1100°C), dove iniziano le reazioni minerali (decarbonatazione di calcite e dolomite, formazione di mullite); (3) massima cottura (1180-1250°C per gres porcellanato, 1080-1150°C per bicottura, 1100-1180°C per monocottura), dove avviene la vetrificazione e la sinterizzazione finale; (4) raffreddamento rapido (1250→650°C in pochi secondi), critico per la stabilità chimica della fase quarzo; (5) raffreddamento lento (650-200°C), per evitare shock termico e crepe nel prodotto finale.
In ogni zona la misura pirometrica chiude il loop di controllo della temperatura, e la mappa termica dei 20-40 pirometri distribuiti identifica eventuali disuniformità trasversali (centro vs bordi del forno) o longitudinali (deriva di una zona rispetto al setpoint). La banda spettrale 1-1,7 µm dei MCA-IRT-6H1/H2 è ottimale per la cottura a temperature alte (emissività superficiale stabile su materiali ceramici a 0,85-0,95). Per zone di preriscaldo e raffreddamento a temperatura più bassa (200-600°C) si usa la banda 2-3,1 µm del MCA-IRT-6L2.
Quattro caratteristiche tecniche del pirometro per cottura ceramica. La differenza con i forni metallurgici è strutturale: cottura lenta su bersagli grandi, polveri di smalto, atmosfera pulsante.
I materiali ceramici (gres, terraglie, smalti) in cottura hanno emissività alta e stabile in banda 1-1,7 µm (~0,85-0,95). La banda NIR è ottimale per misure a 800-1250°C nelle zone di cottura, dove l'emissione radiativa è forte e la dipendenza da emissività residua è minima. Il MCA-IRT-6H1 (300-1200°C) e MCA-IRT-6H2 (500-1400°C) sono dedicati a queste zone.
Un singolo pirometro non basta: la mappatura del profilo termico richiede 20-40 unità distribuite. La rete dei pirometri permette al level-2 di rilevare gradienti trasversali e longitudinali, correggere singoli bruciatori, ottimizzare il consumo energetico del forno (1.500-2.500 kcal/kg di piastrella cotta).
Le piastrelle in cottura rilasciano volatili di smalto e polveri di cocci che si depositano sulle lenti dei pirometri. L'air-purge collar (aria compressa filtrata davanti alla lente) e una finestra di protezione in vetro borosilicato sostituibile rapidamente sono indispensabili per la durata del pirometro in postazione. Manutenzione lente tipica settimanale o mensile.
I costruttori di tunnel kiln italiani (SACMI, Siti-B&T, Welko, Italprogetti) hanno sistemi level-2 con ingressi pirometro standard. L'output 4-20 mA e RS-485 dei MCA-IRT-6 si collegano direttamente. Il segnale è usato per (a) controllo automatico delle resistenze e dei bruciatori zona per zona, (b) tracciabilità qualità del lotto cotto, (c) ottimizzazione del consumo energetico.
Un tunnel kiln standard ha quattro zone funzionali di cottura, ognuna con esigenze pirometriche diverse. Sotto la configurazione MCA consigliata per ciascuna.
Prima zona del forno dove le piastrelle perdono umidità residua e i materiali organici bruciano (decoking degli additivi di pressatura). La temperatura cresce gradualmente dai 200°C dell'ingresso fino agli 800°C della transizione verso la cottura. Servono 5-8 pirometri distribuiti per controllo della curva e per evitare shock termici sulla piastrella umida.
Configurazione MCA: MCA-IRT-6L2 banda 2-3,1 µm range 100-1000°C per zone basse, MCA-IRT-6H1 banda 1-1,7 µm per zone alte.La piastrella entra nella zona di reazioni chimiche dei minerali: decarbonatazione del calcio (calcite, dolomite), formazione di mullite, fusione degli smalti. Il riscaldamento è controllato a 5-15°C/min in funzione del prodotto (rampa più lenta per ceramiche delicate, più veloce per gres porcellanato fast firing). 8-15 pirometri distribuiti per controllo della curva.
Configurazione MCA: MCA-IRT-6H1 banda 1-1,7 µm range 300-1200°C, integrazione level-2 SACMI/Siti-B&T per closed-loop.Zona dove avviene la vetrificazione della piastrella (gres porcellanato 1180-1250°C, monocottura 1100-1180°C, bicottura 1080-1150°C). La temperatura uniforme è il parametro più critico per la qualità: una variazione di 15-20°C produce piastrelle con calibri diversi (ritiri non uniformi). 4-6 pirometri distribuiti trasversalmente e longitudinalmente.
Configurazione MCA: MCA-IRT-6H2 banda 1-1,7 µm range 500-1400°C, D:S 100:1, air-purge attivo continuo, integrazione level-2.Dopo la massima cottura il prodotto entra in raffreddamento rapido (1250°C→650°C in pochi secondi tramite getti d'aria fredda) seguito da raffreddamento lento (650°C→200°C) per evitare shock termico e crepe. Il controllo della transizione attraverso 573°C (trasformazione α→β del quarzo) è critico per la stabilità dimensionale del prodotto.
Configurazione MCA: MCA-IRT-6H1 banda 1-1,7 µm per raffreddamento rapido (alta T), MCA-IRT-6L2 banda 2-3,1 µm per raffreddamento lento.
Pirometro MCA-IRT-6H2 banda 1-1,7 µm installato in zona di massima cottura di tunnel kiln per gres porcellanato (1180-1250°C): il dato si integra al level-2 SACMI/Siti-B&T per il controllo automatico dei bruciatori a gas e per garantire uniformità del profilo termico trasversale entro ±10°C.
La selezione del modello dipende dalla temperatura della zona e dal tipo di prodotto cotto. Sintesi nella tabella sotto.
| Zona / prodotto | Range temperatura | Banda spettrale | Modello MCA |
|---|---|---|---|
| Preriscaldo bassa T | 200-600°C | 2-3,1 µm | MCA-IRT-6L2 |
| Preriscaldo alta T | 600-800°C | 1-1,7 µm | MCA-IRT-6H1 |
| Cottura crescente | 800-1180°C | 1-1,7 µm | MCA-IRT-6H1 |
| Massima cottura gres porcellanato | 1180-1250°C | 1-1,7 µm | MCA-IRT-6H2 |
| Massima cottura bicottura | 1080-1150°C | 1-1,7 µm | MCA-IRT-6H1 o 6H2 |
| Raffreddamento rapido | 650-1250°C | 1-1,7 µm | MCA-IRT-6H1 |
| Raffreddamento lento | 200-650°C | 2-3,1 µm | MCA-IRT-6L2 |
| Controlli incrociati di taratura | variabile | 1-1,7 µm | MCA-HHT portatile |
Quattro modelli della famiglia MCA-IRT-6 coprono tutte le zone del tunnel kiln, dal preriscaldo al raffreddamento finale.
Range: 300-1200°C • Banda: 1-1,7 µm • D:S: 100:1 • Risposta: 10 ms
Il pirometro standard per zone di cottura crescente, raffreddamento rapido, preriscaldo alto. Banda 1-1,7 µm ottimale per materiali ceramici con emissività stabile (~0,85-0,95). Output 4-20 mA e RS-485 per level-2 ceramica.
Range: 500-1400°C • Banda: 1-1,7 µm • D:S: 100:1 • Risposta: 10 ms
Per zona di massima cottura del gres porcellanato (1180-1250°C) e bicottura. Range esteso fino a 1400°C per coprire eventuali picchi di forno. Air-purge collar attivo continuo per ambienti polverosi.
Range: 100-1000°C • Banda: 2-3,1 µm • D:S: 60:1 • Risposta: 50 ms
Per preriscaldo basso (200-600°C) e raffreddamento lento (200-650°C). Banda 2-3,1 µm con emissione radiativa adeguata a queste temperature più basse, dove la banda NIR sarebbe già troppo debole.
Range: 250-2000°C • Banda: 1-1,6 µm • D:S: 100:1
Pirometro portatile per controlli incrociati di taratura dei pirometri fissi distribuiti lungo il forno, e per misure puntuali durante audit di processo. Memoria interna per logging delle ronde periodiche di verifica.
Inviaci la descrizione del forno (lunghezza, costruttore: SACMI/Siti-B&T/Welko/Italprogetti, prodotto: gres/monocottura/bicottura, ciclo di cottura, numero pirometri attualmente installati, eventuale revamping level-2 in progetto). Risponderemo con la configurazione MCA-IRT-6 per ogni zona del forno, integrazione level-2, piano di calibrazione tracciabile ACCREDIA. Sopralluogo possibile nel distretto Sassuolo.
Dipende dal tipo di prodotto. Il gres porcellanato (vetrificazione completa, assorbimento acqua <0,5%) cuoce a 1180-1250°C in zona di massima cottura. La monocottura per pavimenti e rivestimenti rossi è a 1100-1180°C. La bicottura tradizionale (prima cottura biscotto + seconda cottura smalto) è a 1080-1150°C per la prima cottura, 1020-1080°C per la seconda. La cottura rapida moderna (fast firing) riduce il ciclo totale a 30-50 minuti su nastri o rulli con curva termica precisa. La temperatura di massima cottura è il parametro che condiziona la vetrificazione, la resistenza meccanica e la qualità ottica della piastrella finale.
Tipicamente 20-40 punti di misura distribuiti lungo il forno (lunghezza 60-120 metri), in più zone funzionali: 5-8 punti in zona preriscaldo (300-800°C), 8-15 punti in zona di cottura crescente (800-1250°C), 4-6 punti in zona di massima cottura, 6-10 punti in raffreddamento rapido e lento (650-200°C). Più una ridondanza ridotta (termocoppie) installata in postazioni di sicurezza. I pirometri sono installati attraverso aperture di ispezione in volta o in parete laterale, integrati al PLC del forno per chiudere i loop di controllo delle resistenze elettriche o dei bruciatori a gas zona per zona.
Per le zone di cottura ad alta temperatura (800-1250°C) si usa la banda 1-1,7 µm del MCA-IRT-6H1 (range 300-1200°C) e MCA-IRT-6H2 (range 500-1400°C). La banda è scelta perché su materiali ceramici a queste temperature dà emissività alta e stabile (0,85-0,95 per piastrelle ceramiche tradizionali) e perché l'atmosfera di combustione (vapore, CO₂) è poco assorbente in NIR. Per zone di raffreddamento e preriscaldo a temperatura più bassa (200-600°C) si usa la banda 2-3,1 µm del MCA-IRT-6L2 dove l'emissione radiativa è più adeguata al range. La selezione dipende dalla zona del forno.
I forni ceramici hanno atmosfere polverose: polveri di smalto, residui di prodotti combusti, sabbie di supporto sui rulli. Il pirometro è installato con air-purge collar (aria compressa filtrata che soffia davanti alla lente) e con finestra di protezione in vetro borosilicato sostituibile rapidamente. La distanza tipica dal target è 1-3 metri attraverso un canotto di ispezione. Custodia IP65 in alluminio o acciaio inox con eventuale water-cooled housing per zone con T ambiente > 80°C. Manutenzione tipica della lente è settimanale o mensile in funzione della polverosità della zona.
Sì. I sistemi level-2 di automazione di tunnel kiln ceramica (SACMI, Siti-B&T, Welko, Italprogetti) ricevono il segnale di tutti i pirometri distribuiti lungo il forno per ottimizzazione dinamica della curva di cottura: regolazione delle resistenze elettriche di zona, controllo del battente bruciatori, controllo della velocità del nastro o dei carrelli, ottimizzazione del consumo energetico. Tutti i MCA-IRT-6 hanno output 4-20 mA e RS-485 standard, compatibili con i PLC e sistemi level-2 di automazione ceramica. Documentazione tecnica in italiano e supporto di startup direttamente in stabilimento.
Estremamente importante. Una variazione di temperatura tra centro e bordi del forno (cross-section) di 15-20°C produce piastrelle con calibri diversi (dimensioni leggermente differenti dovute a ritiri di cottura differenti), che sono difetto di produzione. I 20-40 pirometri distribuiti permettono di mappare il profilo termico trasversale e longitudinale del forno, identificando zone di disuniformità e correggendo l'apertura di singoli bruciatori. Per gres porcellanato in particolare (di gran lunga il prodotto più importante del distretto Sassuolo) la tolleranza dimensionale è di pochi decimi di mm su lastre di 1-2 metri, richiede temperatura di cottura uniforme entro ±10°C.
MCA fornisce pirometri ai ceramifici italiani con concentrazione nel distretto Sassuolo (78 aziende su 122 totali italiane), Civita Castellana (sanitaria), Faenza (ceramica artistica), Vietri (ceramica artistica), e in tutto il territorio nazionale. La produzione italiana di piastrelle ceramiche è di ~369,8 milioni di m² nel 2024 (dati Confindustria Ceramica), seconda in Europa. Supporto applicativo, calibrazione tracciabile ACCREDIA, ricalibrazioni periodiche pianificate. Per piani di manutenzione termica calendarizzati con strumenti sostitutivi durante il fermo, contattare direttamente il servizio assistenza in italiano.
MCA fornisce pirometri industriali per tunnel kiln dell'industria ceramica italiana in tutto il territorio nazionale: distretto Sassuolo (gres porcellanato, monocottura), Civita Castellana (sanitaria), Faenza e Vietri (ceramica artistica). La famiglia MCA-IRT-6 con i suoi sottomodelli H1, H2 e L2 copre tutte le zone del tunnel kiln dalla preriscaldo al raffreddamento finale. Calibrazione tracciabile ACCREDIA, supporto in italiano, integrazione level-2 con i costruttori SACMI, Siti-B&T, Welko, Italprogetti.