ZIG ZAG de tiro inducido

INICIATIVAS LADRILLOS
HORNO ZIG ZAG
TIRO/INDUCIDO
HOJA TÉCNICA DE HORNOS PARA LADRILLOS EN EL SUR Y SUDESTE DE ASIA
HOJA TÉCNICA DE HORNOS PARA LADRILLOS EN EL
SUR Y SUDESTE DE ASIA
TECNOLOGÍA DE HORNO ZIGZAG DE TIRO/INDUCIDO (ZIGZAG HD)
INTRODUCCIÓN E HISTORIA1,2
DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA
El Horno en Zigzag de Tiro Inducido/Alto es
de tipo continuo, de tiro cruzado y
movimiento del horno en el que el aire fluye
en forma de zigzag. El tiro requerido para el
flujo de aire es proporcionado por un
ventilador.
ACERCA DEL HORNO
Horno
FUEGO EN
MOVIMIENTO CONTINUO
El concepto fue utilizado por primera vez en el
horno Buhrer (patentado en 1868) y era similar
en la construcción al horno Hoffman. Este
concepto fue utilizado posteriormente para los
hornos Habla que fueron ampliamente utilizados
en Alemania entre la Primera y la Segunda
Guerras Mundiales. También fueron muy
populares en Australia.
En India, la tecnología de quemado para hornos inducidos
fue introducida por el Instituto de Investigación de
Construcciones Cerradas (CBRI por su sigla en inglés) a
principios de la década de los 70 y, posteriormente, se
replicó el modelo en Bangladesh y Nepal. En los últimos 40
años se le han realizado muchas modificaciones al diseño
original y se puede encontrar varias versiones diferentes del
zigzag de tiro inducido/alto en el campo.
NÚMERO DE EMPRESAS OPERATIVAS Y PRODUCCIÓN TOTAL EN INDIA,
BANGLADESH Y NEPAL*
País
Número de Empresas Producción total
millardos ladrillos/año
3
India
~2000
~10
Bangladesh4 ~150
~0.75
5
Nepal
~150
~0.60
EMPRESAS QUE USAN ESTA TECNOLOGÍA
Naturaleza de la empresa
INDUSTRIAL
Nivel de mecanización
MANUAL
Ladrillo producido Capacidad de producción
SÓLIDO
PEQUEÑA Y MEDIANA
Entre 1 y 10 millones
de ladrillos
Estación operativa
ESTACIÓN SECA
*Los números solo son estimados
% de CONTRIBUCIÓN DE PRODUCCIÓN TOTAL DE LADRILLOS A LA INDIA,
BANGLADESH Y NEPAL
Del total de producción anual de 270 millardos de ladrillos en
India, Bangladesh y Nepal, solo alrededor de 11 millardos son
producidos con Tecnología de quemado de tiro inducido/alto.
HOJA TÉCNICA DE HORNOS PARA LADRILLOS EN EL
SUR Y SUDESTE DE ASIA
TECNOLOGÍA DE HORNO ZIGZAG DE TIRO/INDUCIDO (ZIGZAG HD)
DESCRIPCIÓN Y OPERACIÓN
El horno de tiro inducido es un horno de
movimiento continuo que lleva la estructura de la
llama en un circuito rectangular cerrado (perímetro
central de 120-140) a través del cual los ladrillos se
apilan en el espacio angular entre la pared exterior e
interior del horno.
Generalmente la chimenea es de poca altura (15—
20 m) y el horno opera bajo el tiro proporcionado
por un ventilador que atrae los gases de salida del
horno y descargas a través de la chimenea. En el
diseño original la chimenea se ponía a uno de los
lados de horno y estaba conectado a este a través
de un túnel subterráneo; sin embargo en los diseños
modificados (especialmente en el este de India), la
chimenea está ubicada en el centro del horno.
Los ladrillos se apilan de forma tal que forman
distintas cámaras (-2.5 long.) y guían el aire de la vía
del flujo en zigzag. El flujo en zigzag aumenta la
longitud y la turbulencia en el aire, brindando así
una mejor combustión y tasa de transferencia de
calor y una temperatura uniforme en toda la sección
transversal del horno.
El horno no cuenta con un techo permanente y los
ladrillos están apilados en él, cubiertos con una capa
de ceniza/polvo de ladrillo que actúa como un techo
temporal e inhibe la pérdida de calor y, a la vez,
sella el horno para que no haya fugas. La pared con
doble capa exterior rellenada interiormente con
arcilla también ayuda a retener el calor.
6.1 Entrada del aire: El aire entra al horno desde el
extremo posterior de la zona de enfriamiento que se
deja abierta para permitir la entrada del aire.
(6.2). Sello para guiar los gases de salida. El extremo
frontal de la zona de prequemado está sellado con
una lámina plástica para guiar los gases de escape a
la chimenea a través de este ducto.
Fired brixks unloading
port
La zona de quema se extiende a 3 cámaras (-7m) y
se utilizan combustibles sólidos como carbón, leña
residuos agrícolas, etc. Estos materiales son
alimentados a través de los hoyos de alimentación
por un fogonero que está parado en la parte
superior del horno.
El fuego viaja a una distancia de 2 cámaras (-5 m) en
24 horas y quema entre 15,000 y 40,000 ladrillos.
Los ladrillos quemados cada día son cargados desde
el frente de la zona de enfriamiento de ladrillos (8.1)
y se quema un lote equivalente de ladrillos crudos
adelante de la zona de prequema de ladrillos.
Cool air Inlet
VISTA RAYOS X DEL INTERIOR DEL HORNO
Existen 3 zonas distintas en una operación de horno inducido:
5.1 Quema de ladrillos, donde se produce la alimentación y combustión
5.2 Zona de prequema (frente a la zona de quema), donde se apilan los ladrillos
prequemados por los gases de salida.
5.3 Zona de enfriamiento de ladrillos (detrás de la zona de quema), donde los ladrillos
quemados son enfriados por el aire frío que ingresa al horno.
Zona de enfriamiento
Zona de cocción
Zona de precocción
Combustible en la zona de precocción
HOJA TÉCNICA DE HORNOS PARA LADRILLOS EN EL
SUR Y SUDESTE DE ASIA
TECNOLOGÍA DE HORNO ZIGZAG DE TIRO/INDUCIDO (ZIGZAG HD)
EMISIONES ATMOSFÉRICAS E IMPACTOS
FACTORES DE EMISIONES
MEDIDAS6
g/kg de ladrillos quemados
CO2
carbón
PM
negro
Promedio
70.5
0.02
0.24
Rango
100.20.0-0.05
0.09117.1
0.47
CO
1.62
0.852.37
COMBUSTIBLES Y ENERGÍA
COMBUSTILES COMÚNMENTE USADOS
Carbón
El más utilizado
Biomasa
P. e., aserrín, leña,
briquetas de biomasa
Resultados industriales/Productos
derivados
P. e., coque de petróleo, neumáticos
de goma usados
CALIDAD DEL PRODUCTO
DESEMPEÑO FINANCIERO
Costo de capital de la tecnología del horno
Para una capacidad de producción anual de 2.5 a 6
millones de ladrillos, excluyendo la tierra y el costo
de capital de trabajo
50,000 a 80,000 USD
Desglose del costo de capital
Material de Construcción
Mano de Obra
Equipo
EMISIONES ESTÁNDAR
Solo para PM
País
India
Bangladesh
Vietnam
(mg/Nm3)
PM
1000 para hornos pequeños
< 15000 ladrillos por día
750 para hornos grandes
> 15000 ladrillos por día
1000
600
COMENTARIOS SOBRE LAS EMISIONES
La mejor combustión en un horno zigzag de tiro inducido
da como resultado emisiones significativamente bajas de
PM y CO. Además, la larga vía atravesada por los gases de
escape debido al flujo en zigzag ayuda en el mantenimiento
del material particulado en el horno.
Calidad del Producto
De acuerdo a la percepción del mercado
75%
13%
12%
INFERIOR ~15%
PÉRDIDAS Y ROTURAS ~5%
Una mejor distribución del calor en el horno produce una
temperatura uniforme a a través de la sección transversal
en la zona de quema. Esto da como resultado una
temperatura uniforme a través de la sección transversal
del horno en la zona de quema.
CONSUMO DE ENERGÍA ESPECÍFICA7
Ladrillos sólidos
Ladrillos
Tipos de producto
huecos/perforados
que pueden ser
cocidos en el horno Tejas para techo
Baldosas para pisos
MJ/kg de ladrillos cocidos
máximo
horno intermitente (2-4)
BUEN LADRILLO
mínimo VSBK (0.6-1)
Nota: Medido a temperatura de cocción de 900-1100 °C
PRINCIPALES CAUSAS PARA PÉRDIDA DE CALOR
Las principales pérdidas de calor en un horno zigzag
de tiro inducido son las pérdidas de calor en la
superficie.
√
√
√
√
Usualmente solo los ladrillos sólidos y, hasta cierto punto
los ladrillos huecos son quemados en hornos zigzag de
tiro inducido; sin embargo, también se pueden quemar
otros productos en combinación con los ladrillos sólidos.
ZIGZAG HD (0.95-1.11)
Al ser un horno continuo que tiene buena
recuperación de calor y combustión mejorada, el
horno zigzag de tiro inducido es significativamente
más eficiente en comparación con el horno
intermitente y algunos de los hornos continuos
FCBTK. Sin embargo, es menos eficiente que otro
horno continuo, el VSBK. Una mejor mezcla de
combustible, aire y suficiente tiempo disponible para
combustión debida al flujo de aire en zigzag, así como
la extensa zona de quemado resulta en una completa
combustión del combustible.
Exposición a Respiración de Material de Partículas
Suspendidas8
La cobertura de ceniza, ceniza de ladrillo y superficies no
pavimentadas que rodean el horno zigzag de tiro alto
producen una alta concentración de polvo en el medio
ambiente circundante y los trabajadores están
expuestos a una elevada concentración de material de
partículas suspendidas (RSPM).
BUENO ~80%
Energía consumida para el quemado de 1 kg de
ladrillos quemados
Promedio 1.03 MJ/kg de ladrillos quemados
(Rango: 0.95 – 1.11 MJ/kg de ladrillos quemados)
EMISIONES PM MEDIDAS
Promedio: 96 mg/Nm3
(Rango: 34 – 183 mg/Nm3)
SALUD Y SEGURIDAD OCUPACIONAL
Capacidad de
Producción
Tamaño del
Ladrillo
Número de
Operadores
Requeridos
Período de
Retorno
15,000 a 40,000 ladrillos
por día
230 mm x 115 mm x 75
mm
30-40
Retorno
Simple
Retorno
descontado
(@6.5%)
0.4-1.1
años
0.5-1.1
años
Esto genera una alta incidencia del tracto
respiratorio y enfermedades cardiovasculares
entre los trabajadores.
Exposición a Estrés Térmico9
Mientras trabajan sobre, los fogoneros están
expuestos directamente a la radiación del techo de
quema y las llamas.
Esto da como resultado males oculares y
cutáneos, así como deshidratación de los
trabajadores.
Riesgo de Accidentes
Ya que este horno no tiene un techo permanente, existe
siempre el peligro del derrumbe de los ladrillos o el
asentamiento de la estructura del horno, lo que
constituye un serio riesgo de accidentes.
Alto riesgo de lesiones
LADRILLO INFERIOR
No quemado suficientemente o
sobrequemado
Cumplimiento con los estándares de la OIT y
observaciones sobre el trabajo migratorio y las
condiciones laborales
Las normas de la OIT10 y las Normas de Trabajo
Internacionales sobre salud y seguridad laborales
internacionales que se practican en las empresas de
hornos de tiro inducido no siempre son cumplidas.
La mayor parte de trabajadores en los hornos zigzag de
inducido son migrantes estacionales y tanto ellos como
sus familias duermen en los hornos. Ocupan viviendas
temporales con acceso deficiente a agua potable,
electricidad, educación, salud y saneamiento.
TECNOLOGÍA DE HORNO ZIGZAG DE TIRO/INDUCIDO (ZIGZAG HD)
HOJA TÉCNICA DE HORNOS PARA LADRILLOS EN EL SUR Y SUDESTE
DE ASIA
DICIEMBRE 2013
CONCLUSIÓN
El desempeño del horno de ladrillos de compartimento vertical se compara con la tecnología más común en la región, que es la del FCBTK.
PARAMETROS
EMISIÓN DE AIRE
(g/kg ladrillo
quemado)
COMBUSTIBLE Y
ENERGÍA
RENDIMIENTO
FINANCIERO
CALIDAD DEL
PRODUCTO
OHS (Salud y
Seguridad
Ocupacional)
CO2
carbono negro
PM
CO
SEC (MJ/kg ladrillo
quemado)
Costo de Capital
(USD)
Capacidad de
Producción
Pago Simple
Tipo de Producto
Producto de Buena
Calidad
Exposición al polvo
Exposición al estrés
térmico
Riesgo de
accidentes
Zig Zag de
Tiro Inducido
105
FCBTK
0.02
0.24
1.62
103
0.13
1.18
2.0
1.30
2.5-6 millones
de ladrillos al
año
0.4-1.1 años
Ladrillos
sólidos y
perforados
90%
3-8 millones de
ladrillos al año
50,000-80,000
131
50,000-80,000
0.4 -1.1 años
Todos los tipos de
productos
60%
COMENTARIOS
El horno de tiro inducido emite ~80% menos de PM y ~805% menos de Carbono Negro, en comparación con el FCBTK. Esto
se debe principalmente a la mejor combustión y al mejor asentamiento de partículas en el horno mismo debido al flujo del
zigzag. La emisión de CO2 y CO provenientes del horno zigzag es menor por el menor consumo de combustible y la mejor
combustión.
El horno zigzag de tiro inducido consume ~20% menos combustible comparado con el FBCTK, debido a la mejor combustión
y la recuperación de calor.
El costo de capital para implementar el horno zigzag de tiro inducido es ligeramente más alto que el del FCBTK para la misma
capacidad de producción, pero esto se debe principalmente al costo de los equipos y construcción del horno. Sin embargo
debido al menor consumo de combustible y la mejor calidad de producto, el período de retorno es equivalente al del FCBTK.
El rango de productos del horno de tiro inducido es el mismo que el del FCBTK. Pero la mejor y uniforme temperatura
obtenida en la sección transversal del horno en el horno zigzag de ducto inducido mejora la calidad del producto.
En lo que se refiere a OHS, el horno de ducto inducido no ofrece ninguna mejora sobre el FCBTK. Ambos tienen condiciones
deficientes, lo cual es una importante desventaja de estas tecnologías.
Para mayor información:
www.gksl.in/whats_new.html
www.ecobrick.in
REFERENCIAS
1 Informe ‘Evaluating Energy Conservation Potential of Brick Production in India’ preparado por Greentech Knowledge Solutions Pvt Ltd for SAARC Energy Centre, 2012.
2 Informe del Banco Mundial ‘Introducing Energy-efficient Clean Technologies in the Brick Sector of Bangladesh’, 2011 disponible en https://openknowledge.worldbank.org/bitstream/handle/10986/2797/601550ESW0P1110e00201100Color0FINAL.pdf
3 Presentación de Punjab State Council for Science and Technology, India on the findings of the study on “Revision of Comprehensive Industry Document for Brick Kilns”.
4 Ibíd. 2
5 Informe ‘Evaluating Energy Conservation Potential of Brick Production in Nepal’ preparado por MinErgy Initiatives for SAARC Energy Centre, 2013.
6 Informe ‘Brick Kiln Performance Assessment’ disponible en http://www.unep.org/ccac/Portals/24183/docs/Brick_Kilns_Performance_Assessment.pdf
7 Ibíd.
8 Informe ‘Occupational health and safety study (OHSS) of brick industry in the Kathmandu valley’ by Department of Environmental Sciences and Engineering (DESE), Kathmandu University, Nepal
9 Ibíd.
10 International Labour Standards are instruments drawn up by ILO in the form of conventions (the basic principles to be implemented) and recommendations (more detailed guidelines). Details on the standards for OHS can be found at http://www.ilo.org/global/%20standards/
subjects-covered-by-international-labour-standards/occupational-safety-and-health/lang--en/index.htm. A list of all such instruments on OHS with their status is available at http://www.ilo.org/dyn/normlex/en/f?p=NORMLEXPUB:12030:0::NO:::#Occupational_safety_and_health
RECONOCIMIENTOS
El equipo del proyecto desea agradecer la
ayuda financiera brindada por Agencia
Suiza para el Desarrollo y Cooperación
para la preparación de los panfletos.
Nota.- En la etapa inicial de esta iniciativa
para desarrollar las hojas técnicas sobre
tecnologías de ladrillos, estas últimas son
desarrolladas para las regiones de Sud y
Sudeste, Asia y América Latina. Las hojas
técnicas sobre tecnologías para hornos de
otras regiones se irán desarrollando en el
tiempo.
Exención de Responsabilidad.- Los límites
de país indicados en el mapa no reflejan
necesariamente la posición oficial de la
FDFA (por su sigla en inglés). La línea
punteada representa aproximadamente la
Línea de Control Actual en Jamuu y
Cachemira convenidos entre India y
Paquistán. El estatus final de Jammu y
Cachemira todavía no ha sido acordado
entre las partes.
Hoja Técnica Preparada por
Greentech Knowledge Solutions Pvt. Ltd.
New Delhi (Dr. Sameer Maithel,
Sonal Kumar y Dheeraj Lalchandani)
Diseño e Ilustración
Shoili Kanungo
CONTACTO
Greentech Knowledge Solutions Pvt. Ltd.
New Delhi, India
Telefax: +91 11 45535574
E-mail: [email protected]
Web: www.gkspl.in