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PROYECTO DE EFICIENCIA ENERGETICA EN LADRILLERAS

Informe de validación de Horno PTR modificado Página 0

ve

PROYECTO DE EFICIENCIA

ENERGETICA EN LADRILLERAS

La producción de ladrillos implica un gran impacto en los recursos naturales,

a través de modificaciones tecnológicas en el proceso de producción es

posible ayudar a mitigar dicho impacto y ayudar al sector en una mejora de

sus ingresos.

Informe de

validación del horno

PTR modificado



Contenido 1. Detalles constructivos del horno ................................................................................................. 4

Productor: Marco Antonio Hernández de la colonia Parnaso ........................................................ 4

Productor: don Pedro Medina de la colonia Santa Marta .............................................................. 5

2. Informe del proceso de caldeo del horno mejorado PTR ........................................................... 7

3. Primera Quema de Validación. ................................................................................................... 8

Breve descripción del proceso ........................................................................................................ 8

Preliminares ................................................................................................................................ 8

Etapa de preparación .................................................................................................................. 8

Proceso de Quema .................................................................................................................... 10

Combustibles y control de la combustión ................................................................................. 10

Ventilador .................................................................................................................................. 11

Resultado de calidad del ladrillo de la primera quema ............................................................. 11

Correcciones a tomar para la segunda quema ......................................................................... 11

4. Segunda Quema de Validación ................................................................................................. 12

Breve descripción del proceso ...................................................................................................... 12

Etapa de preparación ................................................................................................................ 12

Proceso de Quema .................................................................................................................... 14


Ventilador .................................................................................................................................. 15

Resultado de calidad del ladrillo de la segunda quema ............................................................ 15

Correcciones a tomar para la tercera quema........................................................................... 15

5. Tercera Quema de Validación ................................................................................................... 16



Proceso de Quema .................................................................................................................... 17


Ventilador .................................................................................................................................. 17

Resultado de calidad del ladrillo de la tercera quema .............................................................. 17

6. Cuarta Quema de Validación ..................................................................................................... 18





Proceso de Quema .................................................................................................................... 18


Ventilador .................................................................................................................................. 18

Resultado de calidad del ladrillo de la cuarta quema ............................................................... 18

7. Quinta Quema de Validación .................................................................................................... 19



Proceso de Quema .................................................................................................................... 19


Ventilador .................................................................................................................................. 20

Resultado de calidad del ladrillo de la quinta quema ............................................................... 20

8. Sexta Quema de Validación....................................................................................................... 21



Proceso de Quema .................................................................................................................... 22


Ventilador .................................................................................................................................. 23


9. Séptima Quema de Validación .................................................................................................. 23



Proceso de Quema .................................................................................................................... 24


Ventilador .................................................................................................................................. 25


10. Consumo energético en las quemas ..................................................................................... 26

11. Conclusiones.......................................................................................................................... 28

Anexo 1: Planos de construcción del horno mejorado ..................................................................... 30

Anexo 2 Resultados de emisiones CO2 y eficiencia energética ........................................................ 35

Anexo 3 Resultados de la resistencia del ladrillo por quema ........................................................... 42



Ilustración 1 Secuencia fotográfica del horno PTR tiro directo ubicado en la Colonia El Parnaso ..... 5

Ilustración 2 Secuencia fotográfica del horno PTR tiro directo ubicado en la Colonia Santa Marta .. 6

Ilustración 3 Antes y Después, modificaciones al horno ..................................................................... 8

Ilustración 4 Fotografías del endague y altura del horno. .................................................................. 9

Ilustración 5 Secuencia de endague del horno ................................................................................... 9

Ilustración 6 Instalación de toma ...................................................................................................... 10

Ilustración 7 Sistema neumático para aire de combustión. .............................................................. 10

Ilustración 8 Cambio de ventilador ................................................................................................... 11

Ilustración 9 Secuencia grafica del cargado del horno ...................................................................... 13

Ilustración 10 Secuencia de reparación de fisuras de la base de la chimenea ................................. 13

Ilustración 11 Modificaciones en el sistema de ventilación.............................................................. 15

Ilustración 12 Secuencia grafica del cargado del horno .................................................................... 16




Ilustración 16 instalación del ventolin en el nuevo esquema ........................................................... 25

Ilustración 17 Informe de emisiones y eficiencia energética quema horno PTR mejorado con

ventilador del 21 de marzo ............................................................................................................... 35

Ilustración 18 Informe de emisiones y eficiencia energética de la segunda quema del horno PTR

mejorado con ventilador del 29 de abril .......................................................................................... 36

Ilustración 19 Informe de emisiones y eficiencia energética quema horno mejorado con ventilador

del 17 de mayo .................................................................................................................................. 37


ventilador del 14 de junio ................................................................................................................. 38


ventilador del 15 de julio .................................................................................................................. 39


ventilador del 21 de agosto ............................................................................................................... 40


ventilador del 23 de septiembre ....................................................................................................... 41

Ilustración 24 Pruebas de resistencia de la 2da quema del 29 de abril. ........................................... 42

Ilustración 25 Pruebas de resistencia de la 3ra quema del 16 de mayo. .......................................... 43

Ilustración 26 Pruebas de resistencia de la 4ta quema del 14 de junio. ........................................... 44

Ilustración 27 Pruebas de resistencia de la 5ta quema del 15 de julio. ............................................ 45

Ilustración 28 Pruebas de resistencia de la 6ta quema del 21 de agosto. ........................................ 46

Ilustración 29 Pruebas de resistencia de la 7ma quema del 21 de septiembre. . ¡Error! Marcador no

definido.



Informe de Quema de Validación Horno PTR Modificado. 1. Detalles constructivos del horno

El horno utilizado para la validación por la Secretaria Técnica del proyecto EELA en Honduras es un

horno construido en la década de los ochenta por el Programa Técnico Rural, cabe mencionar que

ninguno de los hornos fue validado por dicho proyecto y que tras tres décadas de funcionamiento

la mayoría de ellos están en condiciones de deterioro.

Se visitaron todos los productores que en la zona piloto tuviesen hornos construidos por el

Programa Técnico Rural y se escogieron los dos mejores para hacer la evaluación técnico-

económica que nos permitieran tener un horno de tiro invertido que fuese factible de construir en

Honduras.

A continuación se detallan los hornos seleccionados e información relevante de los mismos:

Productor: Marco Antonio Hernández de la colonia Parnaso

Marco Antonio Hernández es un productor de teja, el produce por quema un total de 1000

ladrillos y 4000 tejas, su producto principal es la teja, el ladrillo lo produce únicamente para hacer

la cama que soportara las tejas, posee ventolin y como información adicional puedo comentar que

produce ladrillos de 10½”×4¾”×2¾” con un peso de 6.5 libras.

De su propia voz sabemos que quema con leña y aserrín, el problema que él tiene es que quema

mayormente con leña ya que el aserrín es cada vez más escaso en la zona.

Su horno es de 1.95m de largo por 2.6m de ancho por 2.3m de alto (medidas internas), con un

espesor de 0.43m y la altura de la cúpula es 0.60m, este horno tiene problemas en la cúpula y no

soporta el peso de una persona, al igual que la estructura de madera que soporta el techo lo cual

hace prácticamente imposible perforar un agujero para instalar la sonda de medición de los gases

en la chimenea, en la ultima fotografía se puede apreciar el agujero de la chimenea.



Ilustración 1 Secuencia fotográfica del horno PTR tiro directo ubicado en la Colonia El Parnaso

Productor: don Pedro Medina de la colonia Santa Marta Este horno es exactamente igual al horno anterior, de hecho fueron construidos en la misma

época y posee las mismas dimensiones, tiene de 1.95m de largo por 2.6m de ancho por 2.3m de

alto (medidas internas), con el mismo espesor del anterior, los ladrillos que produce son de

9⅞”×5”×2½” con un peso de 6.25 libras, el problema de este horno es que no tiene chimenea.



Ilustración 2 Secuencia fotográfica del horno PTR tiro directo ubicado en la Colonia Santa Marta

Una vez evaluado los hornos se comenzó el plan de modificación de tiro directo a tiro invertido

que el cual se modificarán de tal manera que el flujo comenzará su recorrido lateralmente, el aire

caliente ascenderá por las paredes y canales que se serán formados por el ordenamiento de las

piezas y después bajara hacia el centro donde será succionado por la chimenea. En el anexo se

detallan planos de las modificaciones (ver paginas 25 -28)



Entre las mejoras instaladas se encuentran:

a) Se fabricó una chimenea de 600 mm de diámetro interior, 9.5 m de alto sobre la base de

concreto, no incluida en este presupuesto.

b) La chimenea se construyó en secciones empernadas para su instalación en sitio

debidamente pintada con pintura de aluminio exterior (dos manos).

c) Se fabricaron tensores con resorte compensadores a la dilatación de las paredes y

reforzarlas.

d) El cuerpo de la chimenea fue trasladado al sitio para realizar el montaje, que requiere de

un sistema de erección con poleas y personal calificado.

e) En sitio se realizó la conexión de las tuberías y válvulas para el suministro del aire de

combustión que va desde el ventolin hasta las cámaras de combustión.

f) Se desarrolló una transición rectangular redonda para la salida del ventolin hacia la

tubería.

g) Se demolió la bóveda anterior y se construyó una bóveda con ladrillos especiales de arcilla

con la dimensión necesaria para realizar el aislamiento térmico en el horno.

h) Se construyó un ducto central que conectara el horno con la chimenea exterior ubicada a

un metro de distancia del horno.

i) Se construyeron 2 de las tres paredes principales ya que las existentes estaban debilitadas

y podía ocasionar que no resistiesen el peso de la bóveda.

j) Adicionalmente conforme ha avanzado el proceso de validación del horno se han hecho

modificación en las siguientes secciones del horno: piso , ductos de succión , hornillas y

ceniceros, a fin de hacer más eficiente el proceso de combustión.

2. Informe del proceso de caldeo del horno mejorado PTR

El objetivo del proceso de caldeo es secar las paredes del horno que por las condiciones del mismo

era necesario reforzar para que soportara el proceso de validación y el uso de los próximos años.

Como puede verse en la ilustración No 3 esta consistió en la reparación de una pared lateral, la

pared trasera y la sustitución completa de la bóveda, mismas que debían ser secadas con

temperatura.



Ilustración 3 Antes y Después, modificaciones al horno

El proceso de caldeo del horno mejorado PTR se realizó el día 7 de Marzo del 2013 en el cual se

utilizaron 1.5 toneladas de leña de pino (desperdicio de palillera y corteza de árbol) y se

alcanzaron temperaturas de 750°C. El proceso comenzó a las 00:00 am. y concluyó a las 11:00 am

(Duración del caldeo 11 horas).

Durante el proceso de caldeo no se observó ninguna anormalidad, el horno absorbió la

temperatura de la combustión y la chimenea realizo bien su función de extracción de los gases.

3. Primera Quema de Validación.

Breve descripción del proceso

Preliminares

La primera quema de validación se realizó el 21 de Marzo de 2013, durante el proceso se tuvieron

algunos inconvenientes en los días que le precedieron, como el hecho de que las condiciones

meteorológicas de la zona impedían que los ladrillos tuviesen un proceso de secado adecuado.

Etapa de preparación

El día 20 de Marzo se procedió a las siguientes actividades:

1. Para la instalación de los ladrillos se estableció un ordenamiento que permitiera el flujo

de aire hacia el ducto que conecta a la chimenea, siguiendo el esquema establecido con

el ingeniero Juan Gonzales1, en el esquema se establecía como seria la distribución de las

primeras cuatro dagas (diferentes niveles y disposición de los ladrillos en el horno) en el

horno.

1 Consultor del diseño del horno PTR.



Ilustración 4 Fotografías del endague y altura del horno.

2. El equipo técnico de EELA presencio la carga del horno desde la plataforma hasta el cierre

en la novena daga, no se presenció el cierre total del horno debido a que a que

simultáneamente teníamos una capacitación en Comayagua con los productores de la

zona. El productor termino el proceso de cargado a partir de la daga 10.

3. Acorde a la información proporcionada por el productor en el horno se cargó con 5.150

ladrillos.

Ilustración 5 Secuencia de endague del horno

4. Se instalaron la toma muestras de gases que estaban pendientes para la realización de los

análisis de gases.



Ilustración 6 Instalación de toma muestra de gases.

5. Se instaló el sistema neumático que proporciona el exceso de aire para la combustión.

Este sistema instalado es el mismo que se utilizó para el horno tradicional con excepción

de que este cuenta con dos brazos principales y cada brazo cuenta con tres ramales de

distribución que proporcionan el aire a cada una de las hornillas. Los ramales de

distribución cuenta con una válvula de globo con el objeto de regular el aire y un tubo

flexible metálico para que se pueda ajustar su posición con respecto a la hornilla.

Ilustración 7 Sistema neumático para aire de combustión.

Proceso de Quema

Para la fabricación del ladrillo pequeño solido nuestro productor tiene un solo tipo molde, se

procedió a pesar los ladrillos secos sin quemar obteniéndose un peso de 3.4 kg, posterior a la

quema se procedió a hacer el mismo proceso de pesado y se obtuvo peso quemado de 3.11 kg lo

que significa un porcentaje de humedad de 8.52% de humedad.

El proceso de quema inició a la 1:00 am, tiempo durante el cual tuvimos problemas de lecturas de

temperaturas con la termocupla lo cual al revisarla detectamos que uno de las conexiones estaba

en falso. La reparamos y así pudimos tomar lecturas a partir de las 5:00 am.

Combustibles y control de la combustión

En lo relacionado al combustible presupuestamos 2.5 viajes de leña para la quema que son

equivalentes a 2500 kg de leña, y al final de la quema utilizamos 2819.40 kg de leña lo que

encareció el proceso en L. 800 en este ítem.

El tipo de leña utilizado para estas quemas son residuos de palilleras y Corteza de árbol de Pinus

Caribarea que tiene un poder calorífico de 16.23 MJ/ton madera y una densidad de 370 kg/m3.



La placa de salida de los gases en la chimenea se cerró a un 25% a las 8:18 a.m. Junto con los

agujeros de inspección y a las 11:40 a.m. se cerró a un 67% en función al incremento de

temperatura del horno.

El tiempo estimado para la quema era de 16 horas pero debido a los resultados del proceso y a los

problemas presentados se decidió a las 6:00 pm parar el proceso de quema.

Presentamos durante el proceso altas temperaturas en la chimenea debido a que toda la energía

calorífica producto de la combustión era succionada por el ducto, esto ocurrió porque el horno se

cargó demasiado cerrándose el endague entre la novena y la décimo segunda daga2 .

Así mismo al final de la quema se detectaron fisuras en la base de la chimenea, debido a la alta

temperatura que recibió el ducto de succión producto de los múltiples problemas que se

presentaron durante la quema.

Ventilador

En lo relativo al uso del ventilador que proporciona la alimentación de aire adicional para la

combustión se tuvieron problemas de disparos continuos por sobre temperatura, por lo que

tuvimos que colocar el ventilador del productor para poder continuar con la quema.

Ilustración 8 Cambio de ventilador

Estos disparos por alta temperatura eran debido al alto voltaje de la zona, 15% arriba de lo

máximo permitido, el alto voltaje calienta las bobinas del estator lo que provoca el disparo. Esto lo

solucionamos para la segunda quema realizando dos acciones, la primera colocando un regulador

de voltaje y cambiando el motor por una de carcaza abierta lo que ayuda a un máximo

enfriamiento del estator.

Resultado de calidad del ladrillo de la primera quema

Después de 16 horas de quema, y al ver que la temperatura del horno no subía, determinamos dar

por concluida la prueba y dado que la temperatura no había subido de los 300 grados centígrados

y no habían sinterizado los ladrillos decidimos no sacar muestras para prueba de resistencia, ya

que el producto no había alcanzado el proceso normal de cocción.

Correcciones a tomar para la segunda quema

2 ver etapa de preparación numeral 2



Dados los resultados de la quema decidimos tomar las siguientes acciones para la siguiente

quema:

1. Cambiar la estructura del endague:

a. Dejar un espacio mayor entre las paredes del horno y los ladrillos.

b. Cerrar un poco el endague en la plataforma de manera que restringa el flujo del

gas en el ducto.

c. Permitir un espacio en la hornilla que permita la introducción de más leña a

manera de simular una pared cortafuego.

2. Cambiar el sistema de ventilación cambiando la carcasa del motor3 y para controlar el

voltaje se instaló un estabilizador de voltaje.

3. Hacer la reparación de las fisuras del ducto de succión de la chimenea con materiales

resistentes a alta temperatura y de esta manera evitar problemas posteriores durante el

funcionamiento del proceso. Para esto se contactó a varios proveedores de sustancias de

sellado de estructuras que se someten a alta temperatura. Después de varias consultas se

encontró un proveedor que pudo proveer el insumo necesario.

4. Segunda Quema de Validación



La segunda quema de validación se realizó el 29 de abril de 2013, proceso durante el cual se

tuvieron algunos inconvenientes en los días que le precedieron, como el hecho de que las

condiciones meteorológicas de la zona impedían que los ladrillos tuviesen un proceso de secado

adecuado.

1. La instalación de los ladrillos comenzó a las 9:00 de la mañana del 28 de abril de 2012,

cuando nosotros arribamos al plantel este proceso ya había comenzado y el orden de los

ladrillos se estableció por el sr. Pedro Medina y fue complementado por el ing. Juan

Gonzales y Douglas Sandoval según la secuencia que se observa en la ilustración 7.

3 El Proveedor absorbió esta reparación en respuesta a la garantía que había ofrecido al equipo de

ventilación.



Ilustración 9 Secuencia grafica del cargado del horno

2. 96 horas previo a la quema se hizo la reparación de las fisuras encontradas en la base de

la chimenea como producto de la primera quema, se utilizaron los productos Belzona

4111 (material polimérico diseñado para reparaciones de bases de hormigón y concreto y

de consistencia blanda) y Belzona 4151 (material epóxido diseñado para las reparaciones

de base de hormigón y concreto y de consistencia fluida), el proceso de reparación puede

observarse en la secuencia que se observa en la ilustración 8.

Ilustración 10 Secuencia de reparación de fisuras de la base de la chimenea



3. Se instaló el sistema neumático que proporciona el exceso de aire para la combustión ver

ilustración 3 de manera similar a la usada en la primera quema.

Proceso de Quema

La quema inició a las 12:30 am, tiempo durante el cual no tuvimos ningún tipo de problemas en

las lecturas en la termocupla, pero se tuvieron incidentes de lluvia de 2:30 a 3:00 am, y se tuvieron

problemas de suministro de aire entre las 5:00 a 6:00 am como se detalla más adelante.

La temperatura tuvo el siguiente comportamiento:

Figura 1 Comportamiento de la temperatura en el horno

Como puede observarse en el gráfico de la figura 1 entre las 4:30 y 6:30 de la mañana no fue

posible alcanzar una temperatura mayor de 168°C en el área más fría del horno y el área más

caliente no sobrepaso los 207°C en ese mismo rango de tiempo. Debido a este tipo de

comportamiento en las demás áreas del horno y a los compromisos adquiridos en la venta del

producto, el productor decidió restringir completamente la chimenea y abrir los agujeros del techo

para que el horno trabajara como un horno de tiro vertical.


En lo relacionado al combustible utilizamos 2372 kg de leña, que estaba dentro de lo

presupuestado y del consumo normal del horno. El tipo de leña utilizado al igual que la quema

pasada fueron residuos de palilleras y Corteza de árbol de Pinus Caribarea que tiene un poder

calorífico de 16.23 MJ/ton madera y una densidad de 370 kg/m3.

La placa de salida de los gases en la chimenea se cerró a un 25% las 6:30 y las 07:40 se cerró

completamente la chimenea.

El tiempo estimado para la quema era de 16 horas, sin embargo este se extiendo a 20 horas.

0

100

200

300

400

500

600

Temperatura minima del horno




Ventilador

En lo relativo al uso del ventilador que proporciona exceso el flujo de aire necesario para la

combustión no se tuvieron problemas de disparos continuos por sobre temperatura, y solamente

un disparo de 5:25 a 5:30 pero por lluvia. Lo que demostró que las correcciones realizadas al

sistema de ventilador fueron efectivas.

Ilustración 11 Modificaciones en el sistema de ventilación

Como suceso relevante tuvimos dos momentos en el día en los que la lluvia incomodó el proceso

de quema, el primero a las 2:00 am y el siguiente a las 3:30 pm.

Resultado de calidad del ladrillo de la segunda quema

Dado que la temperatura alcanzada en el lado norte del horno fue de 576°C la cual es menor que

la temperatura de sinterización consideramos que posiblemente exista problemas de resistencia

en los ladrillos ubicados en esta zona, el color de ladrillo es más pálido en comparación con el

producto resultante de otras quemas incluso en el mismo horno antes de ser modificado. Sin

embargo se tomaron las muestras de acuerdo al protocolo de muestras para ser llevadas al

laboratorio dando los siguientes resultados (ver página 35): resistencia máxima alcanzada 85

kg/cm2 y resistencia mínima 51 kg/cm2.

Correcciones a tomar para la tercera quema

Cambiar la estructura del endague: Dejar un espacio mayor entre las paredes del horno y

los ladrillos, distancia superior a los 75 mm por lado. Cerrar un poco el endague en la

plataforma justo frente a las hornillas de manera que restringa el flujo del gas al ducto.

Adicionalmente se ampliaran los ceniceros para que haya una quema más uniforme de la

leña y reducir la posibilidad de producto ahumado. Esta obra civil se empezó a realizar el

11 de mayo, también en esta obra se procederá a reducir el área de succión en la base de

la chimenea en un 40 % con el objetivo de disminuir la presión de succión para lograr

alcanzar temperaturas más altas en el horno.



5. Tercera Quema de Validación



La tercera quema de validación se realizó el 16 de mayo de 2013, proceso durante el cual se



adecuado y el efecto en la humedad de la madera que, según el análisis de laboratorio es de 16%.

1. La instalación de los ladrillos comenzó a las 8:00 de la mañana del 15 de mayo de 2013, y

el orden de los ladrillos se estableció por el sr. Pedro Medina y el ing. Douglas Sandoval

según la secuencia que se observa en la ilustración 10.






Proceso de Quema

La quema inició a las 1:20 am, tiempo durante el cual no tuvimos ningún tipo de problemas en las

lecturas en la termocupla, ni en la operación del ventolin.



Como puede observarse en el gráfico de la figura 2 entre las 2:00 pm y 2:30 de la tarde no fue

posible alcanzar una temperatura mayor de 509°C en el horno. Debido a un error en la operación

del horno que causo un desabastecimiento de leña en las bocas del horno por lo que el productor

decidió dar por terminada la quema a las 2:33pm.


En lo relacionado al combustible se utilizaron 2544 kg de leña, que estaba dentro de lo




La placa de salida de los gases en la chimenea inicio con 25% hasta las 5:40 am que se subió a 40%

y se cerró a un 24% la 1:47 pm para mantenerse abierta a 40% a las 02:36pm.

El tiempo estimado para la quema era de 16 horas, sin embargo este se redujo a 13.17 horas por la

caída de temperatura por la falta de combustible.

Ventilador


combustión no se tuvieron problemas de disparos continuos por sobre temperatura o falta de

suministro.

Resultado de calidad del ladrillo de la tercera quema

0

100

200

300

400

500

600





Dado que la temperatura alcanzada en el lado norte del horno fue de 509°C la cual es menor que

la temperatura de sinterización consideramos que posiblemente exista problemas de resistencia

en los ladrillos ubicados en esta zona, el color de ladrillo es pálido y para cuantificar la calidad de

los ladrillos se tomaron las muestras de acuerdo al protocolo de muestras para ser llevadas al

laboratorio los resultados de la muestras (ver página 38) donde la máxima resistencia alcanzada

fue 95 Kg/cm2 y una mínima de 83 kg/cm2.

6. Cuarta Quema de Validación



La cuarta quema de validación se realizó el 14 de junio de 2013, y según el análisis de laboratorio

la humedad del combustible es de 16%.

1. La instalación de los ladrillos comenzó el 11 de junio a las 10:00 de la mañana, y se

concluyó el 13 de julio. el orden de los ladrillos se estableció por el sr. Pedro Medina y el

ing. Douglas Sandoval según la secuencia similar a las anteriores.



Proceso de Quema

La quema inició a las 2:40 am y concluyo a las 22:00, tiempo durante el cual tuvimos problemas en

las lecturas en la termocuplas, por lo que las mediciones no son confiables, pero no tuvimos

problemas en la operación del ventolin.






El tiempo estimado para la quema era de 16 horas, sin embargo este se incrementó a 19.33 horas

por la caída de temperatura por la falta de combustible.

Ventilador



suministro.

Resultado de calidad del ladrillo de la cuarta quema

Se tomaron las muestras de acuerdo al protocolo de muestras y fueron llevadas al laboratorio los

resultados alcanzaron una máxima resistencia (ver página 38) de 95 kg/cm2 y una mínima de 83

kg/cm2.



7. Quinta Quema de Validación



La quinta quema de validación se realizó el 15 de julio de 2013, proceso durante el cual se tuvieron

algunos inconvenientes en los días que le precedieron, como el hecho de que las condiciones

meteorológicas de la zona impedían que los ladrillos tuviesen un proceso de secado adecuado y el

efecto en la humedad de la madera que, según el análisis de laboratorio es de 16%.

1. La instalación de los ladrillos comenzó a las 8:00 de la mañana del 13de julio de 2013 en

una primera parte y el 14 de julio de 2013 se concluyó esto debido a la falta de espacio en

el taller para seguir elaborando ladrillos, y el orden de los ladrillos se estableció por el sr.

Pedro Medina y el ing. Douglas Sandoval según la secuencia que se observa en la

ilustración 11.




Proceso de Quema

La quema inició a las 2:00 am, tiempo durante el cual no tuvimos ningún tipo de problemas en las

lecturas en la termocupla, ni en la operación del ventolin.






posible alcanzar una temperatura mayor de 759°C en el horno, además del paradigma que se

encuentra entre los productores de que una vez llega el fuego a las últimos endagues el ladrillos

ha sinterizado, debido a esto se procedió a mantener la temperatura durante hora y media para

favorecer el paso de adquirir resistencia en el proceso de cocido.






La placa de salida de los gases en la chimenea inicio completamente cerrada, pero debido a que la

boca número 3 del lado norte del horno no encendía tuvimos que abrir la compuerta a un 22%

hasta las 5:08 am que se cerró a 15% y posteriormente a las7:10 am se abre nuevamente a 25%.

Se abre la compuerta para mantenerse abierta durante todo la quema hasta un 40% a las 10:15 de

la mañana.

El tiempo estimado para la quema era de 16 horas, sin embargo este se incrementó en 1.2 horas

(7.5%) horas.

Ventilador



suministro.

Resultado de calidad del ladrillo de la quinta quema

0

100

200

300

400

500

600

700

800

2:0

0

3:3

8

5:1

0

6:3

8

8:1

0

9:0

4

10

:15

11

:01

11

:43

13

:06

1:5

2

3:3

8

5:0

0





Dado que la temperatura alcanzada fue de 756°C la cual es menor que la temperatura de

sinterización consideramos que posiblemente exista problemas de resistencia en los ladrillos

ubicados en esta zona, aunque el color de ladrillo es un poco más rojizo y más uniforme a lo largo

del horno en comparación con el producto resultante de otras quemas incluso en el mismo horno

antes de ser modificado, Se tomaron las muestras de acuerdo al protocolo de muestras y fueron

llevadas al laboratorio encontrándose que la mayor resistencia alcanzada fue de 153 kg/cm2 y la

mínima de 105 kg/cm2.

8. Sexta Quema de Validación



La sexta quema de validación se realizó el 21 de agosto de 2013, proceso durante el cual se



adecuado y el efecto en la humedad de la madera que era de condiciones similares a las quemas

anteriores.

3. La instalación de los ladrillos comenzó a las 2:00 de la tarde del 20 de agosto de 2013 en

una primera parte y el 21 de julio de 2013 se concluyó la instalación de los ladrillos esto

debido a la falta de espacio en el taller para seguir elaborando ladrillos, y el orden de los

ladrillos se estableció por el sr. Pedro Medina y el ing. Douglas Sandoval según la

secuencia que se observa en la ilustración 11.






Proceso de Quema


las lecturas en la termocupla, ni en la operación del ventolin.



Como puede observarse en el gráfico de la figura 4 entre las 11:23 y la 1:17 pm la temperatura del

horno comenzó a bajar debido a un problema en la presión interna del horno que resolvimos

manipulando la válvula en la chimenea, y a partir de las 10:15 de la noche no fue posible alcanzar

una temperatura mayor de 759°C en el horno, además del paradigma que se encuentra entre los

productores de que una vez llega el fuego a las últimos endagues el ladrillos ha sinterizado, debido

a esto se procedió a mantener la temperatura durante dos y media horas para favorecer el paso

de adquirir resistencia en el proceso de cocido.






Es importante recalcar que el consumo de leña hasta el punto en el cual empíricamente el

quemador sabe que están cocidos los ladrillos fue de 2050 kg, sin embargo tratando de seguir la

recomendación del técnico de Colombia se prolongó la quema hasta 3.7 horas más con un

consumo adicional de 680 kg, este combustible extra no está contabilizado para cálculos de

emisiones ni de eficiencia energética.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

12

:45

2:1

1

3:4

2

4:4

1

6:3

0

7:3

0

9:2

3

10

:48

11

:23

13

:25

15

:40

16

:50

18

:00

20

:03

22

:13





El tiempo estimado para la quema era de 16 horas, sin embargo este se incrementó en 1 horas

(6.25%) horas.

Ventilador



suministro.


Dado que la temperatura alcanzada fue de 751°C la cual es menor que la temperatura de

sinterización consideramos que posiblemente exista problemas de resistencia en los ladrillos

ubicados en la zona central, tal y como lo muestra el análisis ya que la menor resistencia fue de 86

kg/cm2, al contrario del resto de los ladrillos que tenían resistencias mayores de 100 y hasta 117

kg/cm2.

9. Séptima Quema de Validación



La séptima quema de validación se realizó el 23 de septiembre de 2013, proceso durante el cual se

procedió a realizar la quema hasta que las condiciones meteorológicas fuesen favorables además

del hecho de que se mantuvo la leña en proceso de secado para que no pasara de un 8% de

humedad.

La instalación de los ladrillos comenzó a las 6:30 de la mañana del 22 de septiembre de 2013 por

completo, y el orden de los ladrillos se estableció por el sr. Pedro Medina y el ing. Douglas

Sandoval según la secuencia que se observa en la ilustración 15.




Proceso de Quema


las lecturas en la termocupla, ni en la operación del ventolin.




posible alcanzar una temperatura mayor de 652°C en el horno, además del paradigma que se

encuentra entre los productores de que una vez llega el fuego a las últimos endagues el ladrillos

ha sinterizado. A diferencia de las veces anteriores esta vez no se trató de alcanzar mayores

temperaturas ni de mantener el fuego más tiempo para que el ladrillo alcance una mayor

resistencia.






0

100

200

300

400

500

600

700

Temperatura minima del Horno

Temperatura minima del Horno



El tiempo estimado para la quema era de 16 horas el cual se cumplio en esta quema.

Ventilador



suministro.

Sin embargo una nueva disposicion de instalacion para reducir las perdidas surgio antes de la

quema, la cual puede notarse en la ilustracion 16, instalacion que no tuvo ningun tipo de

repercuciones negativas durante la quema.

Ilustración 16 instalación del ventolin en el nuevo esquema


Dado que la temperatura alcanzada fue de 652°C la cual, se supone es menor que la temperatura

de sinterización, según la literatura, contraria a la regla empírica aplicada por los quemadores la

cual establece que la sinterización ocurre cuando el fuego llega al último endague. Consideramos

que posiblemente exista problemas de resistencia en los ladrillos ubicados en esta zona, el color

de ladrillos podría resultar más pálido en comparación con el producto resultante de otras

quemas incluso en el mismo horno antes de ser modificado.

Se tomaron las muestras de acuerdo al protocolo de muestras y fueron llevadas al laboratorio en

cuanto a los resultados puede observarse que las resistencias no alcanzaron un nivel satisfactorio

debido a la regla empírica de terminar la quema cuando el fuego llega a las últimas dagas del

arreglo. La resistencia mínima alcanzada fue de 68 kg/cm2 en la fila 20 del lado derecho y la

máxima registrada fue de 85 kg/cm2 en la fila 10 del centro.



En resumen podemos concluir de las quemas lo siguiente:

Tabla 1 Condiciones de las quemas realizadas

Tipo de quema Fecha de la

quema Hora de

inicio Hora de

finalización Duración

Cantidad de

ladrillos

Reducción de tiempo en horas

Quema de línea base (horno sin

ventilador) 6 de Marzo 1:00 am 16:35 pm 15.35 4600 -0.65

Primera quema PTR modificado con ventilador

21 de Marzo

1:00 am 18:00 pm 17 5100 +1

Segunda quema PTR modificado con ventilador

29 de Abril 12:30 am 20:00 pm 19.5 5150 +3.5

Tercera quema PTR modificado con ventilador

16 de mayo 1:20 am 14:30 pm 13.17 4978 -2.82

Cuarta quema PTR modificado con ventilador

14 de junio 2:40 am 22:00 pm 19.33 5130 +3.33

Quinta quema PTR modificado con ventilador

15 de julio 2:00 am 19:12 pm 17.2 5108 +1.2

Sexta quema PTR modificado con

ventilador

21 de agosto

12:41 am 22:58 pm 22.28 5286 +1

Séptima quema PTR modificado con ventilador

23 de septiembre

1:30 am 5:30 pm 16.5 5178 +0.0

10. Consumo energético en las quemas

El poder calorífico superior es de 16.23 MJ/ton madera4, con estos valores se han calculado las emisiones y el rendimiento del horno. En la tabla puede observarse los valores energéticos más representativos entre los resultados de las dos primeras quemas, así mismo se logró mejores resultados en la segunda quema como los siguientes:

Disminución de 1542.32 kg de CO2 que representa una reducción 15.23% en las emisiones.

Reducción de 446.59 kg de leña que representa una reducción de 16%.

Incremento en la eficiencia de un 16.56%.

4 Ver informes de las quemas en el apartado anexos



Tabla 2 Cálculos de consumos energéticos de las quemas

1ra quema 2da quema 3ra quema 4ta quema 5ta

quema 6ta quema 7ma quema Promedio unidades

Cantidad de ladrillos 5100 5150 4798 5130 5108 5286 5174 5068.83 unidades

Peso de ladrillos 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 3.4 3.5 3.41 kg/unidad

Cantidad de combustible

2184 2372.81 2544 2368 1853 2050 1450 2221.37 kg leña de pino

Humedad del ladrillo 8.52 8.52 8.52 8.52 8.52 8.52 8.81 8.54 %

Masa de ladrillo crudo 16806.82 16971.59 15811.59 16905.68 16833.18 17419.77 18109.00 16792.30 kg

Masa de agua de ladrillo

1431.94 1445.98 1347.15 1440.36 1434.19 1484.16 1595.40 1435.08 kg

Masa de agua de humedad del combustible

12.00 12.00 12.00 36.00 16.00 16.00 8.00 14.33 kg

Poder calorífico superior

16.23 16.23 16.23 16.23 16.23 16.23 16.23 16.23 MJ/kg leña

Energía usada en quema

35446.32 38510.71 41289.12 38432.64 30074.19 33271.50 23533.50 36052.91 MJ

Eficiencia energética 2.04 2.20 2.53 2.20 1.73 1.85 1.30 2.10 MJ/kg ladrillo

Masa de CO2 emitido por combustión

11609.13 9770.58 10481.23 9750.08 7632.88 8378.73 6195.09 9743.27 kg CO2 totales emitidos por el horno

Masa de CO2 emitido por ladrillo

438.70 439.50 438.83 439.54 439.39 454.70 445.07 440.90 kg totales formados por cocción de arcilla



11. Conclusiones

1. En términos generales las ultimas quemas dieron los resultados esperados en cuanto al tiempo de cocción de los ladrillos, la distribución de temperaturas dentro del horno y la cantidad de masa de leña utilizada para la quema sin embargo en la últimas quema se lograron temperatura altas y consideramos que prolongar el tiempo de quema al menos dos horas más para alcanzar mayores temperaturas, a la regla típicamente usada de terminar la quema cuando el fuego llega a las ultimas dagas, y lograr mejores resistencias.

2. En cuanto al mejor rendimiento obtenido en el horno se logró alcanzar 1.3 MJ/kg de cerámica en comparación con el tradicional con un consumo energético de 2.73 MJ/kg de cerámica lo que representa un ahorro de 45%.

3. En cuanto al rendimiento ambiental obtenido por el horno se logró alcanzar un 44.8% que representa una disminución de 1.04 kg de CO2/kg de cerámica

4. Se logró alcanzar temperaturas superiores a los 700°C en la parte superior del horno pero

durante la primera quema no paso de 300°C y de 562 en la segunda5, lo cual nos remite a

dos variables importantes, el endague y la apertura de la compuerta de la chimenea,

variables que dependen más de la experiencia del quemador y de las condiciones

climáticas.

5. Las temperaturas en la chimenea confirman que la mayor cantidad de energía se perdió

en la salida de los gases en la chimenea durante las primeras quemas y en las posteriores

en los visores del techo del horno.

5 ver párrafo correcciones para la tercera quema



Anexos



Anexo 1: Planos de construcción del horno mejorado



Anexo 2 Resultados de emisiones CO2 y eficiencia energética Ilustración 17 Informe de emisiones y eficiencia energética quema horno PTR mejorado

con ventilador del 21 de marzo



Ilustración 18 Informe de emisiones y eficiencia energética de la segunda quema del horno PTR mejorado con ventilador del 29 de abril



Ilustración 19 Informe de emisiones y eficiencia energética quema horno mejorado con ventilador del 17 de mayo



Ilustración 20 Informe de emisiones y eficiencia energética quema horno PTR mejorado con ventilador del 14 de junio



Ilustración 21 Informe de emisiones y eficiencia energética quema horno PTR mejorado con ventilador del 15 de julio



Ilustración 22 Informe de emisiones y eficiencia energética quema horno PTR mejorado con ventilador del 21 de agosto



Ilustración 23 Informe de emisiones y eficiencia energética quema horno PTR mejorado con ventilador del 23 de septiembre



Anexo 3 Resultados de la resistencia del ladrillo por quema Nota: De la quema del 21 de marzo no se adjunta resultados de resistencia debido a que la

mayoría del producto resulto crudo.

Ilustración 24 Pruebas de resistencia de la 2da quema del 29 de abril.



Ilustración 25 Pruebas de resistencia de la 3ra quema del 16 de mayo.



Ilustración 26 Pruebas de resistencia de la 4ta quema del 14 de junio.



Ilustración 27 Pruebas de resistencia de la 5ta quema del 15 de julio.



Ilustración 28 Pruebas de resistencia de la 6ta quema del 21 de agosto.



Tabla 3 Ficha de registro del horno

MODELOS DE HORNOS PARA PRODUCCIÓN DE LADRILLOS

FICHA DE REGISTRO

Especificaciones Generales

Modelo de horno Tipo Bóveda

Dimensiones del horno (en m3) 20.6 m3 (interno)

Tamaño de terreno requerido (requerido o empleado

en la práctica, en m2)

120 m2 (incluye área de chimenea y

galera)

Combustible utilizado Leña

De ser madera, especificar el tipo Pinus Caribarea

Poder calorífico del combustible utilizado (KJ/Kg) 16230

Frecuencia de uso de horno 24

Capacidad de producción del horno (en miles) 5.2

Número de ladrillos por quema (en miles) 5.2

Producción mensual (toneladas) 35.36

Ladrillos producidos mensualmente (millares) 10 000

Tipo de ladrillos producidos Solido



Dimensiones de los ladrillos (en cm) 25,4 x 12,7 x 5,08

Peso de los ladrillos (en gr) 3 400

Tipo de tejas producidas n/a

Dimensiones de las tejas (en cm) n/a

Peso de las tejas (en gr) n/a

Porcentaje de mermas por quema (pérdidas) 7.6

Datos técnicos

Material requerido para la construcción Ladrillo y otros.

Mano de obra para la construcción (en días) 75 días

Implementos para operar el horno Guantes, anteojos de seguridad, cinturón,

foco de mano, mascarilla contra polvo.

Equipo de carga Carga Manual

Ventiladores Centrifugo, baja presión y alto volumen

Alimentadores de combustible Alimentación Manual

Medidores de temperatura Termocupla tipo K



Equipo para la descarga n/a

Vida estimada del horno (en años) 30

Programa de mantenimiento (periodicidad para

reparaciones parciales y generales)

Resanar después de cada quema con

barro.

Almacenamiento para producto Galeras

Almacenamiento de materia prima Tendales o Galeras

Almacenamiento de combustibles Galeras

Datos personal e insumos

Cantidad requerida de operarios 2 personas

Cantidad de combustible utilizado para producir 1000

Kg de ladrillos (en Kg)

106,74

Cantidad de material reciclado (ceniza, ladrillo molido,

etc.) por 1000 Kg de ladrillos (en Kg)

0

Datos económicos (en dólares)

Costo de terreno $ 66 210

Costo del horno $ 10 686

Costo de operación del horno por tonelada de ladrillos $ 25.52



Costo de labores de mantenimiento del horno por

periodo

$ 29.42

Costo de la materia prima $ 304.37

Costo de materiales agregados en la materia prima

(estiércol, aserrín, paja, etc.) que aportan poder

calorífico)

$ 9,82

Precio de venta de millar de ladrillos cocidos $ 0.14

Costo total por millar de ladrillos verdes $ 90.93

Datos ambientales

MJ de energía por Kg de ladrillo verde 1.67

Cantidades generadas de cenizas por quema (en Kg) 15.5

Emisiones de CO2 en mg/ton de ladrillos producidos 439 499.74

Emisiones de CO en mg/ton de ladrillos producidos 90 904.46

Emisiones de NO2 en mg/ton de ladrillos producidos 8 194.2

Emisiones de SO2 en mg/ton de ladrillos producidos 4 417.19

Emisiones de PM10 en mg/ton de ladrillos producidos No evaluado



Eficiencia energética calculada (MJ/Kg) 1.67

Direcciones de contacto

Entidad promotora Centro Nacional de Producción mas limpia

Entidad constructora Ecotec de Honduras

Dirección exacta donde se ubica el horno Colonia Santa Marta, Siguatepeque

Comayagua.

Coordenadas (GPS) Latitud 14°36’4.02”

Longitud 87°51’18.06”

Altitud 760 msn

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Imagen del horno Plano o croquis de la ubicación

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