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.

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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

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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