HORNO HOFFMAN

INICIATIVAS LADRILLOS

HOJA TÉCNICA DE HORNOS PARA LADRILLOS EN EL SUR Y SUDESTE DE ASIA

TECNOLOGÍA DE HORNO HOFFMAN HOJA TÉCNICA DE HORNOS PARA LADRILLOS EN EL SUR Y SUDESTE DE ASIA

INTRODUCCIÓN E HISTORIA1,2 DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA

ACERCA DEL HORNO EMPRESAS QUE USAN ESTA TECNOLOGÍA Horno Naturaleza de la empresa Nivel de mecanización Ladrillo producido Capacidad de producción Estación operativa

FUEGO EN MOVIMIENTO CONTINUO INDUSTRIAL SEMIMECANIZADO SÓLIDO Y HUECO

MEDIANA Entre 1 y 10 millones

de ladrillos PERMANENTE

NÚMERO DE EMPRESAS OPERATIVAS Y PRODUCCIÓN TOTAL EN INDIA* País Número de Empresas Producción total millardos ladrillos/año India1 ~500 ~2

*Los números solo son estimados % de CONTRIBUCIÓN DE PRODUCCIÓN TOTAL DE LADRILLOS EN INDIA

Del total de producción anual de 250 millardos de ladrillos en India, solo alrededor de 2 millardos son producidos con

tecnología del horno Hoffman.

El horno Hoffman es un horno de quema de movimiento continuo en el que el fuego está ardiendo y moviéndose siempre a través de ladrillos apilados en un circuito cerrado, de forma circular, elíptica o rectangular, y tiene un techo arqueado. El movimiento del fuego es causado por el tiro proveniente de una

chimenea o un ventilador. El horno fue desarrollado y patentado por Friedrich Hoffman en Alemania en 1858, y luego de que fue ampliamente utilizado en Europa para la producción de ladrillos, cerámicas y cal, se introdujo en la India, en la región costera de Malabar (costa sudoccidental), por misiones alemanas en el siglo XIX y todavía prevalecen

en la misma región. El diseño original del horno Hoffman tenía un circuito circular levantado alrededor de una chimenea central. Sin embargo, este diseño ha sido modificado con el tiempo y actualmente los hornos Hoffman se usan más en la práctica en su versión de forma elíptica o rectangular.

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DESCRIPCIÓN Y OPERACIÓN

En un horno Hoffman, la llama se mueve a través de los ladrillos en un circuito anular elíptico o rectangular (perímetro central 80-90 m) que está cubierto con un techo arqueado (1.1). Por lo general la estructura del horno está cubierta con un protector (1.2) para guarecerla de la lluvia.

El movimiento del fuego es causado por el tiro proveniente de una chimenea (2.1) (25-35 m de altura) que está ubicado en un lado del horno. A veces se utiliza también un ventilador para aumentar el tiro. La chimenea está conectada al ducto central de gases (2.2) del horno través de un ducto subterráneo (2.3).

Existen 3 zonas distintas en un horno Hoffman: 3.1 La zona de quema de ladrillos, donde se produce la alimentación de combustible y la combustión. 3.2 La zona de prequema, (frente a la zona de quema) donde se apilan los ladrillos prequemados por los gases de salida. 3.3 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.

4.1 Toma de aire: el aire ingresa al horno desde el extremo posterior de la zona de enfriamiento, que se mantiene abierta para mantener la entrada de aire. 4.2 Sello para guiar los gases de salida: La parte frontal de la zona de prequema está sellada para guiar los gases de salida a la chimenea a través del ducto de gases de salida. 4.3 El horno está conectado con el ducto de gases central a través de aberturas que se encuentran en la parte interior de la pared, justo antes del sellado,

Existen hoyos de alimentación que están en el techo del horno para abastecer de combustible. Un solo fogonero, que se encuentra parado, se encarga de echar los combustibles sólidos (principalmente leña o carbón) a través de los hoyos. El combustible es alimentado a un intervalo de cada 15-20 minutos y cada alimentación de combustible dura aproximadamente 5-10 minutos.

VISTA RAYOS X DEL INTERIOR DEL HORNO El fuego viaja a una distancia de 10 m en 24 horas, y quema de 10,000 a 20,000 ladrillos. Los ladrillos quemados cada día son descargados desde el extremo posterior de la zona de enfriamiento de ladrillos (6.1) y se carga un lote equivalente de ladrillos crudos adelante de la zona de prequema de ladrillos (6.2).

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EMISIONES ATMOSFÉRICAS E IMPACTOS COMBUSTIBLES Y ENERGÍA DESEMPEÑO FINANCIERO CALIDAD DEL PRODUCTO SALUD Y SEGURIDAD OCUPACIONAL

FACTORES DE EMISIONES MEDIDAS

COMBUSTILES COMÚNMENTE USADOS

Carbón

Costo de capital de la tecnología del horno Para una capacidad de producción anual de 3 a 6 millones de ladrillos, excluyendo la tierra y el costo de capital de trabajo 100,000 a 150,000 USD

Calidad del Producto De acuerdo a la percepción del mercado

BUENO ~85%

Exposición a Respiración de Material de Partículas Suspendidas La concentración de contaminantes atmosféricos en el medio que rodea a un horno Hoffman es bastante bajo. Sin embargo, los trabajadores que descargan ladrillos están expuestos a un alto nivel de concentración de polvo debido a la ceniza del combustible quemado. g/kg de ladrillos quemados CO2 Carbón Negro PM CO No hay disponibles valores medidos para factores de emisión de contaminantes en India para los hornos Hoffman. CONSUMO DE ENERGÍA ESPECÍFICA5

Energía consumida para el quemado de 1 kg de ladrillos cocidos. Promedio 1.36 MJ/kg de ladrillos quemados (Rango: 1.21 – 1.52 MJ/kg de ladrillos quemados) MJ/kg de ladrillos quemados

Desglose del costo de capital Material de Construcción 82% Mano de Obra 15% Equipo 3%

Una mejor distribución del calor y menores pérdidas de este en las paredes y el techo del horno generan una temperatura uniforme en la sección transversal de la zona de quemado. A su vez, esto produce un mayor porcentaje de ladrillos de buena calidad.

Tipos de producto que pueden ser cocidos en el horno

Ladrillos sólidos √ Ladrillos huecos/perforados √ Tejas para techo √ Baldosas para pisos √

Exposición a Estrés Térmico Los trabajadores que descargan ladrillos del horno están expuestos a altas temperaturas por la radiación de la estructura de calentamiento del horno.

Los trabajadores que descargan los ladrillos tienen un alto riesgo de sufrir enfermedades del tracto respiratorio y cardiovasculares.

EMISIONES PM MEDIDAS Promedio: 260 mg/Nm3 (Rango: 200 – 315 mg/Nm3) EMISIONES ESTÁNDAR Notificadas solo para PM

País PM (mg/Nm3) India No se han notificado emisiones estándar para el horno Hoffman

COMENTARIOS SOBRE LAS EMISIONES La mejor combustión en un horno Hoffman bien operado produce menos emisiones de material particulado..

máximo horno intermitente (2-4)

mínimo VSBK (0.6-1)

Nota: Medido a temperatura de cocción de 650-800 °C

BUEN LADRILLO Riesgo de Accidentes En un horno Hoffman construido apropiadamente, el riesgo de accidentes es bajo.

Capacidad de Producción 10,000 a 20,000 ladrillos por día Tamaño del Ladrillo 230 mm x 115 mm x 75 mm Número de Operadores Requeridos

15-20

Período de Retorno Retorno Simple 0.8-1.1 años Retorno descontado (@6.5%)

0.9-1.2 años

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 prácticas que se siguen en empresas con hornos Hoffman no siempre siguen las Normas de Trabajo Internacionales sobre salud y seguridad laborales internacionales recomendadas por OIT8.

Bajo riesgo de lesiones para los trabajadores Al ser un horno continuo que tiene buena recuperación de calor, el horno Hoffman es significativamente más eficiente en comparación con los hornos intermitentes, pero menos eficiente en comparación con otros hornos continuos como el VSBK. PRINCIPALES CAUSAS PARA PÉRDIDA DE CALOR Las principales pérdidas de calor en un horno Hoffman son las pérdidas de calor en los gases de salida, los ladrillos quemados y la elevada masa térmica de la estructura del horno.

Biomasa Principalmente leña

HOFFMAN (1.21-1.52)

INFERIOR ~10% PÉRDIDAS Y ROTURAS ~5%

Los trabajadores que descargan ladrillos tienen una severa exposición al estrés térmico y el riesgo de subsecuentes enfermedades y deshidratación.

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DICIEMBRE 2013

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 HORNO HOFFMAN FCBTK COMENTARIOS EMISIÓN DE AIRE (g/kg ladrillo quemado)

CO2 NA 131 NA Carbono Negro NA 0.13 PM NA 1.18 CO NA 2.0

COMBUSTIBLE Y ENERGÍA SEC (MJ/kg ladrillo quemado) 1.36 1.30 El principio del horno Hoffman y el del FCBTKs es similar y, por lo tanto, su consumo también es comparable. En el FCBTK, la pérdida de calor en la superficie del horno es prominente, mientras que en el caso del Hoffman, la pérdida de calor debido a la masa térmica es prominente. RENDIMIENTO FINANCIERO Costo de Capital (USD) 100,000-150,000 50,000-80,000 El horno Hoffman tiene un techo y un protector permanentes, de ahí que el costo de capital del establecimiento de un horno Hoffman es casi el doble en comparación al del FCBTK de similar capacidad de producción anual. Los hornos Hoffman son usados generalmente para la producción de ítems con valor agregado como los ladrillos sólidos de buena calidad, ladrillos huecos, tejas para el techo, baldosas, etc. y el período de retorno del horno Hoffman es comparable al del FCBTK.

Capacidad de Producción 3-6 millones de ladrillos al año 3-8 millones de ladrillos al año Retorno Simple 0.8-1.1 años 0.4 -1.1 años

CALIDAD DEL PRODUCTO Tipo de Producto Todos los tipos de productos Todos los tipos de productos Ambas tecnologías son adecuadas para quemar todos los tipos de producto. Sin embargo, la calidad de los ladrillos Hoffman es mejor comparada con la del FCBTK. Además, mientras que un horno Hoffman puede ser exclusivamente para las tejas y ladrillos huecos, esa producción exclusiva no es posible en un FCBTK. Producto de Buena Calidad 85% 60% OHS (Salud y Seguridad Ocupacional)

Exposición al polvo El horno Hoffman ofrece mejores condiciones de OHS en comparación con la empresa FCBTK. Exposición al estrés térmico Riesgo de accidentes

Para mayor información: www.gksl.in/whats_new.html www.ecobrick.in REFERENCIAS 1 Informe sobre ‘Small-scale brick making’ publicado por International Labour Office, Switzerland, 1984. http://www.pssurvival.com/ps/bricks/Small-Scale_Brickmaking_1984.pdf 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 del Punjab State Council for Science and Technology, India sobre los hallazgos del estudio “Revision of Comprehensive Industry Document for Brick Kilns”. 4 Ibid. 5 Ibid. 6 Informe ‘Occupational health and safety study (OHSS) of brick industry in the Kathmandu valley’ por el Department of Environmental Sciences and Engineering (DESE), Universidad de Kathmandu, Nepal 7 Ibid. 8 Normas Internacionales emitidos por la OIT en la forma de convenios (principios básicos a ser implementados) y recomendaciones (guías más detalladas) sobre los estándares para OHS se pueden encontrar en http://www.ilo.org/global/%20standards/subjects-covered-byinternational-labour-standards/occupational-safety-and-health/lang--en/index.htm. Una lista con todos estos instrumentos de OHS están en 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: mailbox@gkspl.in Web: www.gkspl.in

CONCLUSIÓN