Hornos eficientes en la industria ladrillera en Brasil

Transcripción

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2 Hornos eficientes en la industria ladrillera en Brasil Bogotá, Julio/ 2015 Mauricio Henriques

3 Indice de Presentación 1. Industria ladrillera en Brasil 2. Factores que impulsan el cambio de hornos o su modernización 3. Hornos cerámicos más eficientes: Cedan, Metálico Móvil, Vagón y Túnel, destacando sus principales características, consumo de combustibles, calidad de productos, costos, ventajas & desventajas y otros.

4 Cerámica Roja en Brasil Productos: Ladrillos, bloques estructurales, tejas y otros productos de la construcción civil

5 Cerámica roja en Brasil Producción: 3,1 billones piezas mensuales o 7,4 millones toneladas mensuales ~ empresas ~ 300 mil empleos directos Combustible principal: leña y residuos de biomasa zonas con grand concentración de empresas

6 Características generales: Industria Ladrillera en Brasil De micro, pequeñas y medianas empresas. Gran proporción de empresas de origen familiar. Alto nivel de informalidad. Predominio de la competencia por precio y no por costo. Desfase tecnológico en gran parte de empresas. Gran diversidad de procesos secado natural o forzado, hornos no continuos, intermitentes y continuos.

7 Los Hornos

8 Factores que impulsan el cambio de hornos Posibilidad de reducción del consumo de combustibles. Los costos con combustibles pueden pasar de 27-30% para menos de 20%. Aumento de la producción. Aumento de los productos de primera calidad y de menos pérdidas. Producción con mayor valor agregado. Reducción de las emisiones de materiales contaminantes. Menor nivel de insalubridad para los empleados. Recordando que hay varios factores que influyen en el consumo de energía en los hornos (tipo de la arcilla temperatura de quema, de producto, combustible, humedad de entrada del producto en el horno).

9 Horno Cedan

10 Horno Cedan - Descripción Apropiado para producción de tejas, ladrillos y bloques. Multicámaras interconectadas con recuperación interna de calor entre ellas - operación semicontinua. Dimensiones externas: largo - 25 a 40 m; altura - 3,0 a 3,5 m; ancho - 10,0 a 20,0 m. Dimensiones de la cámara: (por ex.) 3,5 x 3,5 x 4,5 m. Capacidad por cámara: a piezas (32 a 52 t por carga). Producción mensual: 670 mil a 1 millón de piezas (855 a t/mes). Ciclo completo de una cámara: 3,5 días. Buena eficiencia térmica: 0,6 a 0,7 m³ de leña/mil piezas (para carga de 85% de tejas de 1,1kg y 15% de ladrillos de 2,4kg) ~ 1,9 MJ/kg ou 460 kcal/kg.

11 Horno Cedan Operación Tipo más común - Seis a ocho cámaras de cada lado del horno, interconectadas lateralmente por pasajes abajo del piso (crivo) y por canales internos. - Capacidad de las cámaras: a piezas (32 a 52t) Operación semicontinua Siempre una cámara en fase de quema, mientras las dos cámaras siguientes, ya cargadas, reciben calor residual extraído de la cámara en fase de quema. Simultáneamente, las dos cámaras anteriores, ya quemadas, son enfriadas por el pasaje de aire ambiente, y este sigue para la cámara que está siendo quemada, actuando como aire secundario de combustión precalentado. Esto contribuye para un mayor rendimiento energético.

12 Horno Cedan - Operación Los gases de combustión tienen un flujo ascendente hasta la bóveda interna del techo de la cámara de combustión, y pasan por aberturas en la parte lateral superior de la pared que separa esta cámara de combustión de la cámara donde están colocadas las piezas cerámicas. El flujo de gases calientes es desviado para abajo, cambia calor con las piezas y es conducido para el subsuelo, cruzando un piso con orificios (crivos). Después, estos gases calientes son direccionados para la cámara vecina por aberturas abajo del piso y de la pared que divide las cámaras. Todo ese circuito torna el pase del calor más lento, lo que favorece una buena sinterización, también reteniendo el material particulado de los gases de combustión en el interior del horno, disminuyendo las emisiones atmosféricas.

13 Horno Cedan

14 Horno Cedan flujo de aire y gases

15 Ventajas Horno Cedan - Ventajas y Limitaciones Bajo consumo de energía térmica y baja emisión de carbón y cenizas; Posibilidad de quema de leña en toras, varas finas, tarugos extrusados, briquetas, virutas y aserrín; Flexibilidad de producción, ya que son lotes de 30 mil piezas; Buena productividad y velocidad de producción; Bajo costo operacional; Secado final en el horno; Quema homogénea y bajo nivel de pérdidas por roturas y rajaduras (< 2%); Piezas de primera calidad > 95%; Condiciones razonables de salubridad en el ambiente; Limitaciones Costo de inversión (un horno con 12 cámaras ~ 900 mil piezas/mes: US$ 150 mil) Operación algo compleja, y hay considerable demanda de mano de obra para carga y descarga de las cámaras.

16 Horno Metálico Móvil

17 Horno Metálico Móvil - Introducción Empleados en Brasil desde 2009, incentivados por la oferta de fibra cerámica de fabricación nacional o importada a precio competitivo (el aislamiento térmico es un ítem decisivo de costo). Ya hay más de 130 hornos móviles en operación o en construcción con capacidad de producción mediana de 1 millón de piezas/horno/mes. Se estima un aumento expresivo en la cantidad de hornos móviles en el mercado en los próximos años: más de 10 fabricantes en Brasil, con destaque para las regiones donde el control ambiental de emisiones es más rígido y la oferta de biomasa más difícil y cara. Horno con varias ventajas.

18 Horno Metálico Móvil - Descripción Horno intermitente compuesto de un cuerpo móvil, con estructura metálica (laterales y techo) y revestimiento interno de fibra cerámica especial (espesor de 15 cm). La estructura se mueve sobre rieles, acoplándose sobre dos o tres bases de quema fijas (plataformas con piso cerámico o crivos a través de los cuales ocurre la extracción de gases).

19 Horno Metálico Móvil - Descripción En una de las laterales de la parte móvil están las cámaras de quema (6 a 12) que operan con diversos tipos de combustibles: leña en toras o cavaco, biomasa en polvo y hasta gas. Hornos de mayor capacidad pueden tener cámaras de quema en los dos lados. Estructura móvil: 40 a 150 t, con ancho, largo y altura conforme la capacidad productiva deseada. Accionada por sistema electro-hidráulico, moviéndose de una base a otra en 5 minutos.

20 Horno Metálico Móvil Revestimiento interno de la parte móvil con fibra cerámica (baja densidad) reduce la absorción y las pérdidas de calor para el ambiente (baja inercia térmica). Permite también un aumento de la velocidad de calentamiento y reducción de la velocidad de enfriamiento. Las puertas de carga pueden moverse horizontalmente o verticalmente. Vista de la base con piso de crivos a través de los cuales ocurre la extracción de los humos.

21 Horno Metálico Móvil - Caracterización Dimensiones externas: largo - 15 a 25 m; altura - 3,5 a 4,0 m; ancho - 4,5 a 6,6 m; Dimensiones de la cámara: 200 a 600 m³; Capacidad por carga: a piezas (80 a 200 t por carga); Capacidad mensual: 600 mil a 1.5 millón (1.100 a t/mes); Productos: tejas, ladrillos, bloques y baldosas; Consumo específico de leña: 0,7 a 0,8 m³/ mil piezas de bloques de 1,8 kg; Ciclo completo de producción: 2,0 a 2,5 días; Tiempo de quema: 15 a 25 horas; Piezas de 1 a calidad: > 98%; Piezas de calidad inferior: < 2%; Pérdidas: < 1%.

22 Horno Metálico Móvil - Costo de inversión Con 50 mil piezas/carga: ladrillos de 9x19x19; dimensiones externas de 15x5x3m: 600 mil piezas/mes Costo: US$ 140 mil + US$ 60 mil de obras civiles (plataformas, canales de tiro de gases para el secado y salida por la chimenea): US$ 200 mil. Hornos mayores (24 x 8 x 3,5 m) para 150 mil piezas/quema ou 1.8 millón/mes y tres plataformas) pueden costar aprox. US$ 400 mil.

23 Horno Metálico Móvil Ventajas Reducción de la demanda de energía térmica y de la emisión de carbono; El proyecto puede ser adecuado a la demanda de la planta de producción; Puede emplear varios tipos de combustible; Costo operacional inferior al de la mayoría de los hornos; Posibilidad de recuperación de calor (80%) para el secado; Menor insumo de mano de obra; Mejores condiciones de salubridad en el ambiente de producción; Mayor productividad. Mayor velocidad de producción y menor tiempo de ciclo; Quema homogénea; Menor manipulación del producto (menos pérdidas); Desmontable y transportable; Financiable por bancos de fomento.

24 Horno Metálico Móvil - Limitaciones Aplicable a escalas de producción abajo de t/mes; Exige cuidados de mantenimiento con el sistema de comando y accionamiento electro-hidráulico de la parte móvil del horno; Exige operación con material seco por completo.

25 Horno Vagón

26 Horno Vagón - Descripción Apropiado para producción de tejas, ladrillos y bloques. Cuerpo metálico fijo y único, y revestido internamente con fibra cerámica. Opera con vagones con productos a ser sinterizados que se mueven para dentro y para fuera del horno - operación semicontinua. Dimensiones internas: largo - 18 a 24m; altura 2,8m; ancho - 3,0 a 4,0m. Número de quemadores o hornillas: 3, 6 ou 9. Capacidad por carga: a piezas (100 a 150 t por carga). Producción mensual: 800 mil a 1,2 millones de piezas (1.300 a t/mes). Ciclo completo de una cámara: 2,0 a 2,5 días. Buena eficiencia térmica: 0,8 a 0,9 m³ de leña/mil piezas (para carga de 85% de tejas de 1,1kg y 15% de ladrillos de 2,4kg) ~ 2,15 MJ/kg ou 515 kcal/kg.

27 Horno Vagón - Operación Los productos son acomodados sobre un vagón que se mueve a través de ruedas sobre rieles, y en seguida ese vagón es empujado para el horno. Mientras una carga es quemada, otra es montada sobre otro vagón del otro lado del horno, quedando lista para ser procesada al final de la quema de la carga anterior. El ritmo de producción del horno es del orden de 13 vagones mensuales, pero puede ser mayor, dependiendo del tipo de arcilla (temperatura de quema), tipo de producto, condiciones ambientes, calidad del secado etc. El movimiento del vagón es realizada por un motor pequeño (5 cv de potencia eléctrica).

28 Horno Vagón flujo de aire y gases Gases de escape Base o vagón Alimentación de leña Flujo de Calor Base o vagón

29 Ventajas Horno Vagón - Ventajas y Limitaciones Reducción de la demanda de energía térmica. Baja inercia térmica (estructura leve de metal con revestimiento de fibra cerámica). Mejores condiciones de salubridad en el ambiente de fábrica. Ciclo de quema curto. Quema homogénea. Proyecto modulado, adecuado a la demanda de cada empresa. Menor insumo de mano de obra. Bajo costo operacional. Posibilidad de recuperación de calor. Pode emplear diversos tipos de combustible. Equipo 60% desmontable y financiable.

30 Horno Vagón - Ventajas y Limitaciones Limitaciones Demanda cuidado con impactos en el revestimiento interno de fibra cerámica. Con relación al horno metálico móvil: - El movimiento es más demorado, lo que contribuye para una pérdida de calor; - El vagón constituye una estructura muy pesada y por eso roba calor del proceso.

31 Horno Túnel

32 Horno Túnel - Descripción Apropiado para producción de tejas, ladrillos y bloques. Estructura única fija, percorrida por vagonetas de productos a serem sinterizados operación continua. Dimensiones externas: largo - 50 a 120 m; altura - 2,0 a 3,0 m; ancho - 4,0 a 8,0 m. Número de quemadores/hornillas: 6 a 12, generalmente de los dos lados. Producción mensual: > /mes (> t/mes). Excelente eficiencia térmica: 0,6 a 0,65 m³ de leña/mil piezas (para carga de 85% de tejas de 1,1kg y 15% de ladrillos de 2,4kg) ~ 1,6 MJ/kg ou 380 kcal/kg

33 Horno Túnel - Operación El horno está dividido en 3 zonas: precalentamiento, quema y enfriamiento. los productos crudos, montados sobre vagonetas, entran por la zona de precalentamiento y dejan el horno en el extremo opuesto, en la zona de enfriamiento. AIRE DE COMBUSTIÓN AIRE DE ENFRIAMIENTO 1- zona de pre calentamiento 2- zona de quema 3- zona de enfriamiento

34 AIRE DE COMBUSTIÓN AIRE DE ENFRIAMIENTO 1- zona de pre calentamiento 2- zona de quema 3- zona de enfriamiento 1) Los productos sufren precalentamiento siendo sometidos a una curva de temperatura hasta cerca de 300 C. El precalentamiento de la carga cruda se da en contracorriente con los gases de combustión que vienen de la quema en la parte central del horno. Estos gases calientes intercambian calor con la carga y van para la chimenea, localizada sobre el techo junto a la entrada del horno. 2) Zona de quema, donde están dispuestos los quemadores (en las laterales o en el techo). En esta fase, la temperatura llega a cerca de 900 C. 3) En la tercera y última zona, los productos son enfriados hasta la salida del horno. En este trecho hay insuflación de aire frio ambiente, como también ocurre la extracción de aire caliente que puede atender al secado y/o servir como aire de combustión en la zona de quema.

35 Horno Túnel - Ventajas y Limitaciones Ventajas Reducción drástica en la demanda de energía térmica y de emisión de carbono; El proyecto puede ser adecuado a la demanda de la empresa, sin embargo siempre encima de t/mes; Puede usar varios tipos de combustibles; Plena posibilidad de recuperación de calor; Menor uso de mano de obra; Mejores condiciones de salubridad en el ambiente de la producción; Mayor productividad; Mayor velocidad de producción; Quema homogénea (> 95% de material de primera calidad); Menor manipulación del producto (menos pérdidas); Procesamiento de todo los tipos de producto (bloques, pasteleros y tejas).

36 Horno Túnel - Ventajas y Limitaciones Limitaciones Inversión elevada; Demanda precisión en la mano de obra del montaje; Demanda personal con buena capacitación para una operación con ajustes finos; Exige cuidados de mantenimiento con el sistema de comando electrónico de la quema; Demanda cuidado con impactos en el revestimiento interno de fibra cerámica; Mayor dificultad para eventuales paradas de producción. Filme forno CEDAN Filme forno Met. Móvel

37 Muchas gracias! Mauricio Henriques