MANUAL DE CARBON (1)

INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES
FORESTALES AGRÍCOLAS Y PECUARIAS
Campo Experimental “Valle del Guadiana”
MANUAL PARA ELABORAR¹
CARBÓN VEGETAL
EN HORNO METÁLICO
TIPO “CEVAG”
Arturo Barretero Jáquez²
Francisco Javier Compeán Guzman²
____________________________________
¹ Publicación financiada por el CONACYT-SIVILLA a través del proyecto
con clave 9706057. “Desarrollo tecnológico para la producción de carbón de
encino con tres tipos de hornos: Metálico (1.5 ton), Colmena brasileño (70
ton) y Cúpula de adobe (15 ton), su evaluación económica y rentabilidad.
² Colaboradores del proyecto
CONTENIDO
Introducción
Características y descripción del horno
Selección y preparación del terreno
Cargado y/o llenado del horno
Preparado del horno para el encendido
Encendido del horno
Tapado y preparado para el proceso
Inicio del proceso de carbonización o pirolisis
Proceso
Finalización o terminado del proceso
Sellado del horno
Enfriado del horno
Destapado del horno
Envasado del carbón
Tiempo y/o duración del proceso
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MANUAL PARA ELABORAR CARBÓN VEGETAL
EN HORNO METÁLICO TIPO “CEVAG”
INTRODUCCION
En la actualidad, existe en el mercado nacional e internacional
una gran demanda de carbón vegetal de calidad, elaborado con
sistemas de producción más eficientes y redituables. En algunas
regiones del estado de Durango, la producción de carbón
vegetal, todavía se realiza en cocedores o parvas de tierra con
los riesgos y fatigas que conlleva este proceso.
Para producir la calidad de carbón que demanda el mercado, son
necesarios hornos que alcancen altas temperaturas que logren
extraer la mayor parte de los líquidos contenidos en la leña al
ser sometida al proceso de carbonización.
Los hornos de mampostería y metálicos son en la actualidad los
que están dando buenos resultados en la producción de carbón
vegetal de calidad con menos impurezas y con un porcentaje de
carbono fijo más alto.
Los hornos de mampostería son fijos, requieren inversiones
grandes y personal especializado para la construcción y
operación. Los hornos metálicos son portátiles, requieren menos
inversión inicial y los pueden construir y operar personal menos
calificado.
Es por estas consideraciones que el INIFAP a través del Campo
Experimental “Valle del Guadiana” diseñó y adecuó un horno
metálico que fuera de un manejo sencillo y fácilmente
transportable.
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CARACTERÍSTICAS Y DESCRIPCIÓN DEL HORNO
El horno metálico tipo “CEVAG” es una adecuación de los
hornos metálicos portátiles para la producción de carbón vegetal
y fue rediseñado y probado por el técnico Arturo Barretero
Jáquez en el Campo Experimental “Valle del Guadiana”; dentro
del proyecto SIVILLA con clave 9706057: Desarrollo
tecnológico para la producción de carbón de encino con tres
tipos de hornos: Metálico (1.5 ton), Colmena brasileño (70
ton) y Cúpula de adobe (15 ton), su evaluación económica y
rentabilidad. Del cual es responsable el MC. Francisco Javier
Compeán Guzmán.
Se le modificó la capacidad, la forma cónica, el número de
ventilas, el largo de las chimeneas, el número de secciones
ensamblables y el sistema de sellado de la ventila de
vaporización; se conservó su portabilidad, tipo de ensamblado
de las secciones principales, tapas de ventilación y chimeneas.
El horno metálico tipo “CEVAG”, tal como se muestra en la
figura, consta de tres secciones octagonales ensamblables una
sobre otra (Secciones 1, 2 y 3). Dieciséis ventilas con sus tapas
distribuidas dos en cada cara del octágono de la sección 1. Una
tapa superior octagonal en la cual se encuentra la ventila de
vaporización con su tapa. Cuatro tubos o chimeneas.
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HORNO METÁLICO OCTAGONAL
TIPO “CEVAG”
Diseño y dibujo: Arturo Barretero Jáquez
Capacidad de leña por carga
Producción de carbón por quema
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3,000 – 3,200 kg/aprox.
500 – 600
kg/aprox.
SELECCIÓN Y PREPARACIÓN DEL TERRENO
Para la colocación e instalación del horno, de preferencia se
selecciona un lugar plano, con buen drenaje y directamente en la
zona donde se encuentra la leña.
Una de las ventajas de
los modelos portátiles,
es que se pueden
transportar e instalar
directamente en la zona
donde se encuentra la
materia
prima,
minimizando
así:
fatiga, jornales y costos
de
transporte
al
movilizar únicamente el producto terminado (carbón) que al
final del proceso de transformación, representa sólo una tercera
o cuarta parte del volumen de la leña.
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CARGADO O LLENADO DEL HORNO
En este horno portátil “CEVAG” al igual que todos los de su
tipo y según se muestra en la figura, el llenado o cargado se
inicia colocando ocho leños (a), uno en cada esquina de la
primera sección del horno (b), en forma de rayos, sobre los
cuales se coloca la leña (c) para formar la “telaraña” o
emparrillado, dejando el centro libre (d).
Al aplicar esta técnica o tipo de acomodo de la leña en forma de
parrilla se logra la libre circulación del aire por toda la parte
inferior del horno, factor muy importante para el
funcionamiento de las ventilas y chimeneas durante el proceso
de carbonización.
(b)
(b)
(c)
(b)
(c)
(c)
(a)
(b)
(a)
(d)
(a)
(a)
(b)
(b)
(a)
(c)
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CARGADO O LLENADO DEL HORNO
Continuando con el cargado o llenado del horno se coloca al
centro en el hueco un leño de aproximadamente 20 centímetros
de diámetro por cincuenta de largo.
Este leño al centro soportará la
leña que se irá acomodando
alrededor para empezar a formar
la tonga o el apilado vertical del
centro hacia fuera hasta llenar
completamente
la
primera
sección del horno.
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CARGADO O LLENADO DEL HORNO
Se coloca y se ensambla la segunda sección sobre la primera y
se prosigue llenando de igual forma, procurando que el
acomodo de la leña sea lo más junto posible para evitar huecos y
aprovechar al máximo la capacidad de carga y fomentar la
continuidad del proceso de transformación de la leña en carbón.
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CARGADO O LLENADO DEL HORNO
Completada la carga
de la primera y
segunda secciónes, se
coloca y ensambla la
tercera sección y se
continua cargando de
igual forma hasta
completar el llenado
total del horno.
Para completar el
llenado en la parte
superior, como se
muestra en la figura,
se colocan leños de
dimensiones menores
en forma horizontal o
inclinados procurando
llenar los huecos.
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PREPARADO DEL HORNO PARA EL ENCENDIDO
Para facilitar el encendido se
coloca encima de la carga
material seco y de fácil
combustión (candil) tales
como: piezas de pino, corteza
de encino, piñas de pino, o los
tizones de quemas anteriores.
Para encender este material de
fácil combustión se coloca un
poco de ocote, barbasco de
pino, pedazos de tela o estopa
empapados de diesel y
gasolina.
Se llenan con tierra fina y
seca las canaletas de
ensamble de las secciones
principales del horno para
sellarlas.
Se dejan descubiertas
todas las ventilas de la
primera
sección
para
permitir la entrada de aire
y favorecer el encendido
inicial del horno.
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ENCENDIDO DEL HORNO
Se prepara una vara de 1.50 metros de largo con un pedazo de
estopa amarrada y empapada de diesel en uno de sus extremos
como si fuera una antorcha.
Con la ayuda de esta vara o con un pedazo de ocote encendidos
según sea el tipo de encendido adoptado, se enciende al centro y
alrededor del copo.
Una vez encendido se deja destapado el tiempo necesario (30 a
60 minutos) para que encienda parejo todo el copo. La variación
del tiempo es debido al contenido de humedad de la leña y a las
condiciones climatológicas.
En este tipo de hornos metálicos, el proceso de carbonización es
descendente, es decir de arriba hacia abajo.
Para aprovechar esta característica del proceso, el encendido se
realiza en la parte superior, procurando que sea parejo en todo el
copo para evitar que se cargue la lumbre hacia un solo lado del
horno en su descenso a las ventilas o entradas de aire.
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ENCENDIDO DEL HORNO
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TAPADO Y PREPARADO PARA EL PROCESO
Comprobado el encendido de todo el copo de leña, se coloca y
se ensambla la tapa superior, llenando con tierra la canaleta de
unión de las dos piezas para sellarlas.
Para facilitar el sellado de la canaleta de ensamble, se deja
destapada la ventila de vaporización localizada al centro y en la
parte superior de la tapa para que salga el vapor y el humo y
evitar el tronido característico al sofocar la flama.
Ventila de
vaporización
Tapa
superior
Canaleta
de unión
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TAPADO Y PREPARADO PARA EL PROCESO
Aún destapada la ventila
de
vaporización,
se
ensamblan en las guías de
las ventilas los tubos o
chimeneas,
procurando
que queden distribuidos
alrededor del horno.
Después de poner los
tubos en las ventilas
restantes, se colocan
hasta la mitad las tapas
en el resto de las
ventilas para regular la
entrada del aire.
Por último, se coloca
la tapa en la ventila de
vaporización y se sella
con tierra al igual que
las otras canaletas para
evitar fugas y el
recocido o formación
de cenizas
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INICIO DEL PROCESO DE CARBONIZACIÓN O
PIROLISIS
En esta etapa es cuando comienza el proceso de carbonización o
pirolisis y para que se desarrolle adecuadamente hay que tener
cuidado en los siguientes puntos.

Evitar la fuga de calor en los ensambles de las piezas
selladas con tierra, las cuales se detectan por medio la
fuga de humos en los ensambles.

Mantener hasta la mitad las tapas de las ventilas para
regular la entrada de aire, teniendo en cuenta que pueden
abrirse o cerrarse de acuerdo con la velocidad del viento.

En las ventilas que quedan orientadas hacia la dirección
de los vientos dominantes, se deben colocar las tapas
reguladoras del aire hasta tres cuartas partes para
equilibrar la entrada de aire al horno por todas las
ventilas y que el descenso de la lumbre sea lo más parejo
posible.
Una vez corregidos los puntos anteriores, el horno empieza a
trabajar solo y no requiere la presencia de persona alguna.
La poca supervisión del horno permite al operario o al personal
encargado, realizar otras faenas ajenas al proceso y aprovechar
el tiempo de carbonización en el cargado de otros hornos o en
otras actividades como el habilitado de la leña, llenado de
costales o bolsas de carbón, etc.
El único cuidado que requiere el proceso de carbonización en su
etapa inicial, es la rotación de las chimeneas el cual se detalla
más delante.
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CONTINUACIÓN DEL PROCESO DE
CARBONIZACION
Durante el día, mientras avanza el proceso, se deben cambiar las
chimeneas a otras ventilas cada tres horas aproximadamente,
para favorecer el descenso de la lumbre a todas las ventilas.
Al llegar el final de la jornada, se hace la ultima rotación de las
chimeneas. Para permitir el acceso de aire al horno durante la
noche, se dejan las tapas entreabiertas del lado que no le pega el
aire y se bajan totalmente las del lado contrario para evitar el
recocido en esa zona.
Al reiniciar las labores se deben rotar las chimeneas y levantar
hasta la mitad las tapas, inspeccionando visualmente la
presencia de brazas azulosas en las ventilas.
Si existieran brazas en alguna de las ventilas, se baja totalmente
la tapa reguladora del aire para detener el proceso en esa zona y
que continúe avanzando hacia las otras ventilas.
A las tres horas, o antes si así lo requiere el proceso, se rotan las
chimeneas y se inspecciona la presencia de brazas en las
ventilas para proceder a cerrarlas en caso necesario.
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FINALIZACION O TERMINADO DEL PROCESO
Conforme va llegando la
lumbre a las ventilas y se
van cerrando, es necesario
ir retirando las chimeneas
y
poner
una
tapa
entreabierta
para
que
continúe el proceso en esa
ventila. Va a llegar un
momento en que queden
únicamente una ventila
entreabierta y una chimenea.
Para dar finalización al proceso en esta
etapa, es necesario que cuando llegue la
lumbre a la ventila que se encuentra
abierta, cambiar la chimenea y dejar que
llegue la lumbre a la ventila donde estaba
la chimenea para proceder a cerrarla.
Quitar la chimenea de la ultima ventila y
cerrarla con la tapa.
Se da por terminado el
proceso de carbonización
cuando todas las ventilas han
sido cerradas con las tapas.
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SELLADO DEL HORNO
El sellado total del horno se realiza cuando todas las ventilas se
encuentran totalmente cerradas y el proceso de carbonización ha
llegado a su fin.
La finalidad del sellado es evitar completamente el acceso de
aire al interior del horno para propiciar el sofocamiento de las
brazas y con ello el apagado del proceso.
Para lograr el sellado
total del horno, las tapas
de las ventilas se cubren
con tierra hasta taparlas
totalmente.
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ENFRIADO DEL HORNO
Transcurridas 6 ó 12 horas comprobar si el horno efectivamente
se está enfriando. De lo contrario localizar y corregir las
posibles fugas en el sellado del horno.
La comprobación del enfriado se realiza tocando con la mano el
horno por el lado que no le pega el sol para evitar confusión con
el calor que producen los rayos solares sobre la lámina.
En las pruebas realizadas por los técnicos en las instalaciones
del Campo Experimental “Valle del Guadiana” se comprobó
que en un lapso de 24 horas se logra el enfriado total del horno.
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DESTAPADO DEL HORNO
Antes de desensamblar las partes
del horno, se retira de las canaletas
y de las tapas la tierra que se
utilizó como sello para evitar que
caiga al carbón y lo contamine al
momento de quitar las secciones.
Esta acción facilita las maniobras
de encostalado o embolsado del
carbón.
Se quita la tapa superior y las dos secciones siguientes, dejando
únicamente la primera para facilitar el envasado del carbón.
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ENCOSTALADO Y/O EMBOLSADO DEL CARBÒN
El encostalado y/o embolsado del carbón como se muestra en la
figura, se realiza manualmente procurando separar los leños
crudos o tizones para ser utilizados como candil en otra quema.
Cuando se dificulta el encostalado manual se quita la sección
inferior y se prosigue con una pala grande procurando separar
las partes muy pequeñas o cisco que se puede reutilizar en forma
de briquetas o como candil en otras quemas.
Terminado el encostalado y/o embolsado, se meten al almacén
hasta el día siguiente con la finalidad de comprobar que el
carbón esta frío y bien apagado para eliminar el riesgo de un
incendio en el almacén
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TIEMPO Y/O DURACIÓN DEL PROCESO
Los factores que intervienen en la duración del proceso de
carbonización y que hay que tener en cuenta son los siguientes:

Tipo de leña (brazuelo o recorte)

Homogeneidad de la leña en diámetros y largos.

Forma de apilado de la leña (horizontal o vertical)

Factor de apilado (huecos entre leños)

Contenido de humedad de la leña

Factores Climatológicos
Con la técnica detallada en este manual y con base en
numerosas pruebas realizadas, se puede establecer que la
duración del proceso de carbonización en el horno metálico
octagonal tipo “CEVAG” es de 28 a 36 horas, y El tiempo total
del proceso desde el cargado hasta el encostalado del carbón se
detalla a continuación.

Carga del horno
2 horas

Encendido inicial y tapado
1 hora

Proceso de carbonización
36 horas

Enfriado del horno
24 horas

Encostalado del carbón
2 horas
Total 65 horas
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En el proceso Editorial de esta Publicación colaboraron:
Francisco Javier Compeán Guzmán
Responsable del Comité Editorial CEVAG
Arturo Barretero Jáquez
Coordinador de la información
Edición
Francisco Javier Compeán Guzmán
Revisor técnico
Antonio Castro Peña
Corrector de estilo
Arturo Barretero Jáquez
Dactilografía
Arturo Barretero Jáquez
Diseño de portada
Esta publicación se terminó de imprimir
en el mes de Noviembre del 2000
en los Talleres Gráficos de:
………………….
Tiraje
500 ejemplares
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