INICIATIVAS LADRILLOS

HORNO ZIG ZAG FICHA TÉCNICA DE TECNOLOGÍAS DE HORNO DE LADRILLO/TEJA EN AMÉRICA LATINA

FICHA TÉCNICA DE TECNOLOGÍAS DE HORNO DE LADRILLO/TEJA EN AMÉRICA LATINA

H ORN O Z I G Z AG INTRODUCCIÓN E HISTORIA

DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA:

Uno de los modelos alternativos al modelo Hofman más reconocidos es el modelo Zigzag1 u horno Bührer, un horno semicontinuo y de fuego móvil que puede constar de 10 a 30 cámaras. Una de las características más relevantes del horno Zigzag es el desplazamiento segmentado del fuego de una cámara a la siguiente. Las cámaras son paralelas y la longitud de ambas paredes laterales es mayor que la de las paredes centrales cortadas

y separadas en el espacio donde están ubicados el ducto de los gases y la zona de recuperación de calor. A pequeña y mediana escala, requiere menos espacio que el modelo Hoffman tradicional y el movimiento del fuego a través de las cámaras es horizontal. Una de las principales características del horno Zigzag es la inyección de combustible. Al inicio del proceso de combustión, el proceso de suministro es manual y se lleva a cabo mediante

los quemadores ubicados en la parte frontal. Luego, el proceso de suministro se lleva a cabo en el techo del horno, utilizando equipamiento neumático (carbojet), inyectando el combustible mediante mangueras y presión de aire. Se ha reportado que el combustible utilizado normalmente es el carbón. En algunos casos, se mezcla con biomasa (especialmente cáscara de café).

Guyana Surinán Guyana Francesa Venezuela

Colombia

Ecuador

Brasil Perú

Bolivia

Paraguay Chile

Uruguay Argentina

Front view of the kiln

TYPE OF KILN

Horno

Fuel supplying (carbojet system) NÚMERO ESTIMADO DE EMPRESAS OPERATIVAS Y PRODUCCIÓN TOTAL (USANDO HORNO ZIG ZAG)

CHARACTERISTICS OF ENTERPRISES USING THIS TECHNOLOGY:

Naturaleza de organización

Nivel de mecanización

Tipo de ladrillos/tejas producidas

Capacidad de producción anual de la empresa

Período operativo

País

N° de empresas

Producción Total (millones de ladrillos/tejas al año)

Colombia

5

~ 10,0

% DE CONTRIBUCIÓN A LA PRODUCCIÓNTOTAL DE LADRILLOS EN COLOMBIA

Continuous Moving Fire

Industrial

Semi-mechanised

Ladrillos sólidos, ladrillos huecos o perforados

> 1 & < 10 million bricks (medium scale)

Todo el año

~ 9,5%

Del total de la producción anual de ladrillos en Colombia que es aproximadamente 105 million, alrededor de 10 millones de ladrillos son producidos en hornos de tipo zig-zag.

2

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H ORN O Z I G Z AG DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO:

•

El horno Zigzag consiste en cámaras paralelas en forma de túnel y un techo abovedado. Los ductos están ubicados sobre el techo del horno. El fuego pasa entre las cámaras a través de las aberturas utilizadas para suministrar el combustible. El proceso de cocción se produce debido al desplazamiento horizontal del calor a lo largo del horno (salida de aire forzada).

1

2

•

Una vez que el calor se transfiere a la siguiente cámara y se logra la temperatura óptima de cocción, se inicia el proceso de enfriamiento en la cámara con los ladrillos cocidos. Usualmente, este proceso es asistido por ventiladores industriales para acelerar el enfriamiento y para reducir el tiempo de operación.

En la primera etapa, el horno se enciende manualmente utilizando los quemadores frontales. El proceso puede tomar de 6 a 8 horas hasta alcanzar una temperatura entre 200º y 300ºC. Durante este periodo, el ducto de gases está completamente sellado

Una vez que comienza a elevarse la temperatura se suministra combustible en forma mecánica con el carbojet (alimentador de carbón). Durante esta etapa, la temperatura puede alcanzar un rango entre 900º a 1,000ºC en la zona de cocción.

•

Durante el proceso de cocción en una cámara, los operadores pueden iniciar el proceso de enfriamiento y descargar productos en la cámara anterior, así como la carga de las piezas para el precalentamiento en la siguiente cámara (proceso semicontinuo).

CÁMARA

3 Una vez que se alcanza el umbral de temperatura esta se mantiene con el alimentador de carbón es decir el calor se distribuye a lo largo de la cámara utilizando el carbojet. Durante este proceso se abre un 20% del ducto de gases.

2 CÁMARA 1

4 4

5

4 Cuando se ha completado el 70% del proceso de cocción en la primera cámara, el ducto de gases se cierra y tanto el ducto de combustión como el ducto de gases de la segunda cámara se abren.

5 5

3 2

3

1 2 1

Una vez que concluye el proceso de cocción en la primera cámara, parte de las mangueras de inyección del alimentador de carbón se colocan sobre la línea de energía de la segunda cámara, aumentando la frecuencia del suministro para transferir calor a esta cámara. Cuando se alcanza el umbral de temperatura, se coloca el resto de las mangueras sobre las aberturas de suministro de combustible en la segunda cámara.

3

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H ORN O Z I G Z AG EMISIONES DE AIRE E IMPACTOS:

COMBUSTIBLE Y ENERGÍA:

FACTORES DE EMISIÓN MEDIDOS 2

COMBUSTIBLES USADOS NORMALMENTE

DESEMPEÑO FINANCIERO:

CALIDAD DE PRODUCTO:

Costo de capital de la tecnología del horno

BUENO 91%

(En g/kg de ladrillos cocidos)

165.000 USD Carbón mineral

CO2

Carbono Material Negro Particulado (CN) (MP)

CO

CONSUMO DE ENERGÍA ESPECÍFICO3 (CEE) (measured at firing temperature of 900-1100 0C)

No disponible

No disponible

No disponible

No disponible

EMISIÓN DE MP MEDIDA: Promedio: No disponible

INFERIOR 8%

Desglose del Costo de Capital Costo del material Costo mano de obra

28%

Costo de equipos

10%

COMPARACIÓN CON OTRAS TECNOLOGÍAS DE HORNO

Total

100%

La eficiencia del horno Zigzag depende del número de cámaras. En comparación con los hornos intermitentes (por ejemplo, los hornos campaña), este modelo tiene aproximadamente un 40% más de eficiencia; pero comparado con otros hornos continuos (Hoffman, de cámaras o túnel) tiene 40% menos eficiencia.

Descripción de la calidad del producto Asumiendo condiciones óptimas y alimentación de combustible adecuada, los productos son homogéneos y de buena calidad. Sin embargo, algunos productos ubicados en la zona de calentamiento podrían verse afectados. No se recomienda para tejas cocidas debido al comportamiento térmico en el interior del horno. Este es óptimo cuando se colocan las piezas dejando un espacio entre los ladrillos. Tipo de productos que se pueden cocer en el horno

6

250 mg/Nm3

4

Tejas para techo Otros

Las condiciones físico- químicas del carbón, almacenamiento y proceso de suministro tienen incidencia directa en el proceso de combustión. Si estos aspectos no se controlan adecuadamente, podrían producirse niveles más altos de emisiones, así como tener menor eficiencia energética.

0

Riesgo de accidentes Peligro de caer durante la operación del equipo alimentador. Choque eléctrico durante la operación del equipo alimentador.

LADRILLO BUENO

(2,00 - 2,05)

2 1

Esto puede tener como resultado deshidratación entre los trabajadores.

Ladrillos sólidos

máximo (3,85 - 5,35)

3 COMENTARIOS SOBRE LAS EMISIONES

Exposición a estrés térmico5 Los trabajadores encargados de la descarga de productos y la alimentación del horno están directamente expuestos al calor y algo de radiación.

Ladrillos huecos/perforados

5 Colombia

Esto puede tener como resultado algunos casos de enfermedades respiratorias entre los trabajadores.

PÉRDIDAS Y ROTURAS 1%

62%

Promedio: 2,04 MJ/kg de ladrillos o tejas cocidas (Rango: 2,0 – 2,05 MJ/kg de ladrillos o tejas cocidas)

MJ/kg ladrillos cocidos MP (mg/Nm3)

Exposición a Material Particulado en Suspensión Respirable4 Los gases de combustión expulsados por la chimenea y las superficies no pavimentadas circundantes ocasionan la concentración de hollín y polvo en el entorno circundante. Los trabajadores están expuestos a la concentración de material particulado en suspensión.

Desglose del Costo de Capital

ESTÁNDARES DE EMISIÓN País

SALUD Y SEGURIDAD OCUPACIONAL (SSO):

Calidad del producto: (Según la percepción del mercado local)

(Para una capacidad de producción anual de ~2 millones de ladrillos) (No incluye tierras ni costo de capital de trabajo)

Biomasa

4

Riesgo de lesiones.

mínimo (1,34-1,77)

Túnel7

Zig - Zag

Intermitente (campaña)8

DESCRIPCIÓN DE CONSUMO DE ENERGÍA Y PRINCIPALES CAUSAS DE PÉRDIDA DE CALOR Se podrían reportar algunas pérdidas principalmente debido a las prácticas no adecuadas de sellado del horno y al suministro de combustible no controlado.

Capacidad de Producción

170,000 ladrillos por mes. Principal tamaño de ladrillo 3000 x 200 x 100 mm

Nº de Operadores necesario

8-10 Recuperaciónsimple 0,5 – 2,0 años

Período recuperación Recuperación descontada(@6,5%) 1,0 – 3,0 años

LADRILLO DE CALIDAD INFERIOR

Poco cocido y quemado en exceso

Cumplimiento con las normas OIT y las observaciones sobre mano de obra migrante: Las prácticas que siguen las empresas que usan hornos Zig-zag no cumplen en su totalidad con las Normas Laborales Internacionales sobre seguridad y salud ocupacional establecidas por la OIT. La mayoría de los trabajadores normalmente están expuestos a estrés térmico y emisiones de la chimenea. Existe un riesgo significativo de accidentes durante el suministro de combustible en el techo del horno. No se identificaron problemas de mano de obra migrante.

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CONCLUSIÓN Y REFERENCIAS:

Conclusion: Parámetros

EMISIÓN DE AIRE (G/KG DE LADRILLO COCIDO)

COMBUSTIBLE Y ENERGÍA

FCBTK CO2

No disponible

Carbono Negro

No disponible

MP

No disponible

CO

No disponible

CEE (MJ/kg de ladrillo cocido) Costo Capital (USD)

DESEMPEÑO FINANCIERO

CALIDAD DEL PRODUCTO

SSO

Comentarios

2,04 165.000

Capacidad producción

2,1 millones de ladrillos / año

Recuperación simple

0,5 -2,0 años

Tipos de producto

Ladrillos sólidos y huecos

Producto de calidad

91%

Exposición al polvo

Sí

Exposición al estrés térmico

Sí

Riesgo de accidentes

Sí

El valor promedio de emisiones MP está dentro del límite notificado (normas colombianas).

El consumo de energía podría reducirse aproximadamente en un 40% cuando el horno opera en forma continua.

La capacidad de producción se puede incrementar de un 10 a 15%, con un incremento de ingreso de aproximadamente 50.000,00 dólares americanos por año debido al menor uso de combustible.

Los ladrillos producidos cumplen los requerimientos de la Norma Técnica Colombiana para los productos de construcción.

Este modelo de horno mejora las condiciones laborales en comparación con otras tecnologías intermitentes. El riesgo de accidentes se reduce en un 50% debido a su fácil operación.

PARA MAYOR INFORMACIÓN: REFERENCIAS: (1)L.L.F. Rojas Gómez, et. Al. Conversión tecnológica del proceso de cocción en una empresa ladrillera (Technological conversión of the firing process in a brick Enterprise, 2003). Citado en el estudio elaborado por CAEM para definir tecnología adecuada bajo un proceso de conversión para productores artesanales, 2011. (2)Informe sobre Evaluación de Desempeño de Horno de Ladrillos (Brick Kiln Performance Assessment) disponible en http://www.unep.org/ccac/Portals/24183/docs/Brick_Kilns_ Performance_Assessment.pdf (3)Ibid. (4)Observación de campo (5)Ibid. (6)Por sus siglas en español. (7)Horno de túnel: EELA. Manual de hornos eficientes para la industria cerámica roja. Feb. 2015. / Greentech, SDC. Fichas Técnicas sobre hornos de ladrillos en el sur y el sudeste de Asia. Dic. 2013. (8)Intermitent (campaña): EELA. Diagnóstico inicial del sector ladrillero. Región del Seridó en el Nordeste de Brasil, Marzo, 2011.

ACKNOWLEDGEMENT: El equipo del proyecto reconoce y agradece el apoyo financiero recibido de la Agencia Suiza para el Desarrollo y la Cooperación para la preparación de estas fichas técnicas. Nota: En la etapa inicial de esta iniciativa de desarrollo de fichas técnicas para las tecnologías de hornos de ladrillos, estas se han desarrollado para las regiones del Sur y Sudeste de Asia y América Latina. Con el tiempo se desarrollarán fichas técnicas sobre las tecnologías de los hornos de ladrillos en otras regiones.

Ficha Técnica preparada por: Corporación Ambiental Empresarial, CAEM, Bogotá, Colombia. (CAEM, miembros del equipo del proyecto EELA Colombia) Swisscontact, Lima, Perú (Miembros del equipo del Programa EELA)

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Corporación ambiental empresarial Bogota, Colombia Télefono: + 571 3830300 Web: http://www. corporacionambientalempresarial.org.co

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