SISTEMAS DE SECADO LTDA

Marco Referencial

Productos de arcilla cocida

Generalidades

La técnica de la arcilla cocida en la producción de ladrillos y tejas para construcción tiene más de 4,000 anos. Se basa en el principio que los suelos arcillosos (que contienen de 20 a 50% de arcilla) experimentan reacciones irreversibles, cuando son quemados a 850-1000°C, con lo cual las partículas se unen unas a otras como un material cerámico vidrioso.

Para este proceso hay una gran variedad de suelos adecuados, siendo la propiedad esencial la plasticidad para facilitar el moldeado. Aunque esto depende del contenido de arcilla, las proporciones excesivas de arcilla pueden causar fuertes contracciones y agrietamientos, lo que es inadecuado en la fabricación de ladrillos. La calidad de los productos de arcilla cocida varía no sólo de acuerdo al tipo y cantidad de los otros componentes del suelo sino también con el tipo del mineral de la arcilla. Para producir tejas y ladrillos de buena calidad se necesitan realizar cuidadosos ensayos del suelo.

La producción de ladrillos cocidos ha alcanzado un alto nivel de mecanización y automatización en muchos países, pero los métodos tradicionales de producción en pequeña escala aún están bien extendidos en la mayoría de países en desarrollo. Así, hay una gran variedad de métodos mecanizados y no mecanizados para la extracción, preparación, moldeado, secado y cocido de la arcilla, que solo podrá tratarse brevemente en este manual.

Extracción de Arcilla

• Los depósitos de arcilla se encuentran al pie de colinas o en tierra agrícolas cercanas a ríos (lo cual naturalmente generan intereses conflictivos entre el empleo de la tierra para fabricación de ladrillos y para la agricultura).

• Los criterios para seleccionar una localización adecuada son la calidad de la arcilla, disponibilidad a nivel superficial y la cercanía de una carretera transitable para el transporte.

S. S.

• La excavación manual en plantas de producción de pequeña y mediana escala generalmente se realiza a una profundidad menor de 2 m. (Después de excavar grandes áreas, estas pueden volver a emplearse para la agricultura.).

• Para plantas de fabricación de ladrillos en gran escala se necesitan métodos mecánicos que emplean dragalinas y excavadoras de cucharas de diferentes tipos. Estos métodos requieren proporcionalmente menos área de excavación, pero hacen cortes profundos en el paisaje.

Preparación de la Arcilla

• Esto incluye la selección, trituración, cernido y proporcionamiento, antes que el material sea mezclado, humedecido y atemperado.

• La selección se realiza recogiendo las raíces, piedras, pedazos de caliza, etc., o en algunos casos lavando el suelo.

• La trituración es necesaria pues la arcilla seca usualmente forma terrones duros En laboratorios es común machacarla manualmente. Sin embargo, se han desarrollado máquinas trituradoras simples intensivas en mano de obra

• El cernido es necesario para retirar todas las partículas más grandes de 5 mm. Para ladrillos, o de 0.6 mm. Para tejas de techo.

• El proporcionamiento es requerido si la distribución granulométrica o el contenido de arcilla es insatisfactorio. En algunos casos se añade a la arcilla cascara de arroz que sirve como combustible, para obtener ladrillos más livianos y más uniformemente cocidos.

• Es necesario un mezclado completo y una correcta cantidad de agua. Ya que el mezclado manual (tradicionalmente pisoteando con pies descalzos) es laborioso y a menudo insatisfactorio, se prefieren mezcladores accionados con motor. El esfuerzo para el mezclado puede reducirse enormemente permitiendo que el agua se filtre a través de la estructura de arcilla por algunos días o incluso meses. Este proceso, conocido como «atemperamiento», permite que se realicen cambios químicos y físicos, mejorando las características para su moldeado. La arcilla debe mantenerse cubierta para evitar un secado prematuro.

Moldeado

• El moldeado se realiza a mano o con métodos mecanizados.

• Los métodos de moldeado manual emplean simples moldes de madera: La arcilla se amasa formando una bola, se tira en el molde y se corta el sobrante.

• Hay dos técnicas tradicionales para sacar el ladrillo del molde: a) el método del moldeado deslizante, en el cual el molde se mantiene húmedo y la arcilla es mezclada con más agua; y b) el método del moldeado con arena, en el cual la bola de arcilla se cubre con arena para evitar que se pegue al molde.

• Los ladrillos hechos con el método del moldeado deslizante son susceptibles de desplomarse y distorsionares, mientras que el método del moldeado con arena produce ladrillos más firmes y con mejor forma. Cuando no se dispone de arena, también puede emplearse tierra arcillosa fina de acuerdo a una técnica desarrollada en el ITW (Intermediate Technology Workshop en el Reino Unido).

• Con mesas del moldeado (como el desarrollado por ITW, Reino Unido, y el Central Building Research Institute, India) se obtienen ladrillos con formas más exactas, con menos esfuerzo y mayor producción. Cuando el moldeado se realiza igual que con los moldes de madera, los ladrillos son expulsados mediante una palanca accionada con el pie.

• Las tejas para techo se hacen con moldes de formas especiales pero casi de la misma manera que los ladrillos. La principal diferencia es que se necesitan otras características del material, en relación a la uniformidad, granulométria y contenido de arcilla.

• Los talleres de ladrillos mecanizados emplean máquinas que extruyen la arcilla por un troquel para formar una columna de arcilla, que es cortado con alambre en piezas del tamaño de un ladrillo. Este método produce ladrillos más densos y resistentes, que también pueden ser perforados.

• Una solución intermedia es el moldeado de tejas y ladrillos con compresión mecánica. Dos máquinas producidas en Bélgica (CERAMAN y TERSTARAM) fueron diseñadas especialmente para este propósito, pero también son empleadas para fabricar ladrillos de suelo estabilizado, secados al aire. La compresión mecánica permite contenidos de humedad considerablemente bajos, acortando así el periodo de secado.

A - Fabricación de ladrillos en Ghana

B - Fabricación de ladrillos en Ghana

C - Fabricación de ladrillos en Ghana

D - Fabricación de ladrillos en Ghana

Fabricación de ladrillos en Ghana: Preparación de las bolas, cortado de la arcilla sobrante, retirado de los ladrillos del molde para colocarlos en estantes para el secado, ladrillos cocidos listos (Fotos: H. Schreckenbach, Bibl. 00.49)

Secado

• Es probable que los ladrillos crudos se aplasten en el horno, bajo el peso de los que están encima; se pueden contraer y agrietarse durante el cocido; el agua expulsada puede condensarse en los ladrillos fríos, lejanos a la fuente de calor; o se puede generar vapores, creando presiones excesivas en los ladrillos; y, finalmente se necesita mucho combustible para eliminar el agua restante. Por ello, es vital un secado completo.

• El secado debe ser relativamente lento, esto es, la velocidad a la cual la humedad se evapora de la superficie no debe ser más rápida que la velocidad a la cual se puede expandir por los finos poros del ladrillo crudo Los ladrillos deberían estar rodeados por aire, por lo que deben ser apilados con suficientes espacios vacíos entre sí.

• El secado natural se hace a la intemperie bajo el sol, pero es aconsejable un recubrimiento protector (láminas plásticas, hojas o hierba) para evitar un secado rápido. Si es probable que llueva, el secado debe realizarse bajo techo. Aunque tradicionalmente, los ladrillos sólo se hacen en la estación seca.

• El secado artificial (empleado en las grandes plantas mecanizadas) se realiza en cámaras especiales que hacen uso del calor recuperado de los hornos o zonas de enfriamiento.

Horno típico en la India. El carbón de piedra triturado, que está siendo cernido en la foto, es el combustible empleado. A la derecha hay ladrillos crudos apilados para ser secados. (Foto: K. Mukerji)

• La contracción debido al secado es inevitable y no causa serios problemas si es menor de 7% de contracción lineal. No se debe exceder de una contracción lineal de 10%. Si es necesario, debe reducirse la proporción de arcilla añadiendo arena o chomota (desechos de ladrillos pulverizados).

Cocción

• Hay dos tipos de hornos para cocer ladrillos: horno intermitente y continuo.

• Los hornos intermitentes incluyen mordazas y hornos «Scove» (hornos de campo tradicionales), hornos de tiro de aire superior y los de tiro de aire inferior. La eficiencia del combustible es muy baja, pero se adaptan a las cambiantes demandas del mercado. Varían en tamaño desde 10,000 a 100,000 ladrillos.

• Los hornos continuos incluyen varias versiones del horno Hoffmann (particularmente el horno de trinchera de Bull) y el horno de tiro de aire forzado. Son muy eficientes en el consumo del combustible. Los hornos túnel, en los cuales los ladrillos pasan a través de un fuego estacionario, son demasiados sofisticados y costosos para ser considerados aquí.

• Las mordazas básicamente son una pila de ladrillos crudos esparcidos con material combustible (por ejemplo, carbón de piedra triturado, cascaras de arroz, estiércol). En la base de la mordaza se dejan algunos orificios en donde se prende el fuego. Los orificios se cierran y se deja arder el combustible, lo cual puede tomar pocos días o varias semanas. Los ladrillos cerca al centro de la mordaza serán más duras. Es necesario seleccionarlos, ya que aproximadamente 20 o 30% serán inservibles. Estos son recocidos o empleados en la base, en los lados o en la parte superior de la mordaza.

• Los hornos scove, revocados en ambos lado con barro, básicamente son iguales que las mordazas, excepto que los túneles se construyen a través de la base de la pila para alimentar combustible adicional. Este es el mejor método para quemar madera.

• Los hornos con tiro de aire superior (también conocido como hornos Escocés) funciona igual que los scoves, excepto que los túneles y las paredes son permanentes.

• Los hornos con tiro de aire inferior tienen un techo abovedado permanente. Los gases calientes del combustible quemado en los lados del horno, se elevan hacia el techo arqueado y descienden entre los ladrillos por la succión de la chimenea, a través del piso perforado para salir por la chimenea.

• El horno Hoffmann, que originalmente era circular pero ahora más comúnmente es oval, es un horno multicámaras en el cual el aire de combustión es precalentado enfriando ladrillos en algunas cámaras, y pasa por la zona del fuego, desde la cual los gases de evacuación precalientan los ladrillos crudos. Mientras los ladrillos enfriados son retirados de un lado de la cámara vacía, los ladrillos crudos son apilados en el otro lado. El combustible es alimentado por la parte superior, a través de los orificios en el techo arqueado permanente. La producción diaria es de aproximadamente 10,000 ladrillos.

• El horno de trinchera de Bull funciona bajo el principio del horno Hoffmann, excepto que se omite el costoso techo abovedado y los gases de evacuación salen por chimeneas de metal intercambiables de 16 m. de alto con una amplia base, que se acoplan en los orificios de ventilación ubicados en la parte superior del horno. El combustible, generalmente carbón de piedra triturado es alimentado por los orificios de la parte superior. Dependiendo del tamaño del horno la producción diaria puede variar entre 10,000 y 23,000 ladrillos, siendo el 70% de ellos de alta calidad.

• El horno con tiro de aire forzado es una versión mejorada de horno de trinchera de Bull, en el que las paredes transversales temporales de ladrillos crudos dejan aberturas en los lados alternos, haciendo que el aire caliente viaje una gran distancia en zigzag, obteniendo una mayor transferencia de calor en una cantidad dada de combustible-cale-factor (madera y piedra de carbón). Para proporcionar el tiro de aire necesario se instalan ventiladores. Es posible una producción diaria de 30,000 ladrillos.

• La madera, el carbón y el petróleo son los principales tipos de combustible empleados. El carbón se emplea para cualquier propósito, mientras que la madera es poco adecuada en mordazas y el petróleo no se emplea en mordaza, en hornos con tipo de aire inferior, hornos de trinchera de Bull y hornos con tirado aire forzado.

Mecanismo de Trabajo del Horno Continuo de Trinchera de Bull empleado en Pakistán e India (Bibl. 04.11)

Horno de tiro de aire forzado desarrollado por el Central Building Research Institute, India (Bibl. 04.04)

Sección A-A

Escalas de Producción en la Fabricación de Ladrillos (Bibl. 04.04)

Escala de Producción

Número de Ladrillos por día (promedio)

Ejemplos de procesos utilizados

Apropiado para el área de mercado

Pequeña 1000 Hecho a mano, quemado en mordaza.

Pueblos rurales

Mediana 10000 Prensa mecanizados, horno de trinchera de Bull

Ciudades cercanas

Grande 100000 Completamente automático, cortado con alambre expulsado, horno de tunal.

Áreas industrializadas en gran demanda y buena infraestructura.

Requerimientos Comunes de Combustible para hornos (Bibl. 04.04)

Tipo de Horno Requerimiento de calor(MJ/1000 Ladrillos)

Cantidad de Combustible requerido(toneles/1000 Ladrillos)

Madera Carbón Aceite

Intermitente

Mordaza 7000 (0.44) 0.26 (0.16)

Scove 16000 1.00 0.59 0.36

Scotch 16000 1.00 0.59 0.36

Corriente Aire hacia abajo

15500 0.97 0.57 (0.35)

Contínuo

Hoffmann Original 2000 0.13 0.07 0.05

Hoffmann Moderno 5000 0.31 0.19 0.11

Trichera de Bull 4500 0.28 0.17 (0.10)

Habla (corr. fuerte) 3000 0.19 0.11 (0.07)

Tunnel 4000 (0.25) (0.15) 0.09

Nota: Las cifras que están entre paréntesis indican que el combustible no es adecuado para este horno.

Aplicaciones

• Los ladrillos sólidos o perforados de todas las formas y tamaños para construcciones normales de mampostería, incluyendo cimientos, pisos y muros, arcos, bóvedas y cúpulas.

• Tejas para techo de variadas formas y tamaño para techos con pendiente entre un rango de 1:3 (18°30') y 1:1 (45°).

• Tejas para piso y ladrillos de fachadas para acabados de superficies durables e impermeables, y para mejorar la apariencia.

• Productos especiales, tales como ladrillos industriales que tienen alta resistencia a compresión y densidad; ladrillos refractarios, con gran resistencia al calor, empleados para forrar calderas y hornos; ladrillos y tejas resistentes a los ácidos para soportar los ataques químicos; y piezas de canales y tuberías para diversos propósitos.

• Bloques de arcilla perforados, con formas especiales para conformar losas compuestas de concreto armado (para entrepisos y techos).

• Los residuos de ladrillos pueden emplearse para construir paredes de hornos, como rellenos de huecos de muros y pisos, como árido para el concreto, o, cuando es muy fino, los residuos poco cocidos producen una puzolana (surkhi) y otros producen chomotas para la fabricación de ladrillos.

Ventajas

• Los productos de arcilla cocida pueden tener altas resistencias a compresión, incluso cuando están húmedos, y por tanto son resistentes a los impactos y a la erosión.

• La porosidad de la arcilla quemada permite movimientos de humedad, sin producir cambios dimensionales significativos. Las construcciones de tejas y ladrillos pueden «respirar».

• Los ladrillos sólidos tienen una alta capacidad térmica, necesaria para la mayoría de los climas, excepto para las zonas predominantemente húmedas; los ladrillos perforados (con perforaciones verticales) pueden emplearse para muros con cavidad, que proporcionan

aislamiento térmico, o (con perforaciones perpendiculares a la cara del muro) para muros con ventilación o rejilla.

• Los productos de arcilla cocida proporcionan una excelente resistencia al fuego.

• Los ladrillos y tejas son resistentes a los agentes atmosféricos y pueden permanecer sin ninguna protección superficial, con lo cual se ahorran costos. Sin embargo, las obras de ladrillos expuestos a menudo son considerados sin acabado y, por lo tanto, no siempre son aceptados.

• Los ladrillos rotos y de mala calidad son usados para otros propósitos, por lo tanto no se desperdician.

• El proceso de producción puede ser extremadamente intensivo en mano de obra y crear muchos puestos de trabajo incluso para trabajadores no capacitados.

Problemas

• El proceso de cocción tiene un consumo de combustible relativamente alto. En muchos países, en donde se emplea leña, grandes áreas forestales han desaparecido causando un serio daño ecológico. Aún en donde hay leña disponible, ésta es generalmente muy cara, pero ello también es cierto para los otros combustibles. Por consiguiente, los productos de arcilla cocida de buena calidad tienden a ser caros.

• Los hornos de campo simple no siempre producen ladrillos uniformes y de buena calidad, y generalmente funcionan con ineficiencia en cuanto al combustible. Las inversiones de capital en hornos eficientes en cuanto al consumo de combustible son altos, los cuales producen buenos ladrillos a menudo son demasiado caros para los pequeños productores. Tampoco se justifica si no hay una demanda grande y continua de ladrillos.

• Un defecto común de los ladrillos es «el caliche» (o «la expansión de la cal»), esto es, un debilitamiento o rotura de los ladrillos, que es causado por la hidratación de las partículas de cal viva, producidas por la caliza que está presente en las arcillas con la que se fabricó los ladrillos.

• Otro defecto es la «eflorescencia», que aparece temporalmente sobre la superficie del ladrillo, y es causada por las sales solubles inherentes en la arcilla o el agua del proceso.

Soluciones

• La eficiencia en el consumo del combustible depende principalmente del diseño del horno: los hornos continuos retienen por más tiempo el calor y utilizan el calor de los ladrillos calientes, mientras los ladrillos crudos son precalentados por los gases de

evacuación. Los hornos intermitentes tienen que calentar todo el lote nuevamente, cada vez que se cuece cada lote.

• La leña no debe emplearse más rápido de lo que puede renovarse. Por ello son vitales las plantaciones de árboles de rápido crecimiento. Considerando su menor valor calorífico, se necesita una mayor cantidad de árboles de rápido crecimiento que de árboles de lento crecimiento. Sin embargo, tales plantaciones pueden ser difíciles de mantener en regiones secas o cuando las lluvias fallan.

• Los residuos de la agricultura y otras biomasas, tales como cascaras de arroz, cascaras de café, papiro, son combustibles sustitutos útiles y (parcialmente) baratos. Mezclándolos con la arcilla ayudan a cocer uniformemente los ladrillos, evitando que los centros no estén cocidos.

• Los hornos de trinchera de Bull y de corriente de aire forzado tienen una eficiencia en el consumo de combustible comparable a los hornos mecanizados, sofisticados. También son más baratos de construir que el horno Hoffmann. Por ello, se considera mejor el emplear el primer lote de ladrillo de una mordaza para construir un horno más eficiente en cuanto al consumo de combustible, con lo cual, el tamaño se ajustará para satisfacer las demandas del mercado local. No obstante, para proporcionar la corriente de aire requerida se necesita un tamaño mínimo determinado.

• El caliche puede minimizarse reduciendo el tamaño de las partículas de la mezcla de materia prima y cociendo a 1000°C. Añadir de 0.5 a 0.75% de sal común (cloruro de sodio) antes del cocido también se ha probado que es efectivo. Después del cocido los ladrillos pueden ser sumergidos en agua durante diez minutos, durante los cuales la cal es apagada. El proceso, llamado «rebajo», no siempre es exitoso.

• Las mejoras son posibles y necesarias en todas las fases de la fabricación de ladrillos, de modo que una buena dedicación a la investigación es requerida para encontrar métodos simples y baratos para una adecuada preparación de la arcilla, un moldeado uniforme y rápido, y lo más importante una máxima eficiencia en el consumo de combustible.

 

Aglomerantes

Generalidades

Los aglomerantes son sustancias empleadas para adherir partículas y fibras orgánicas e inorgánicas para formar componentes resistentes, duros y/o flexibles. Esto es debido generalmente a las reacciones químicas que ocurren cuando el aglomerante es calentado, mezclado con agua y/u otros materiales, o simplemente expuesto al aire.

Hay cuatro grupos principales de aglomerantes:

Aglomerantes minerales. Aglomerantes bituminosos. Aglomerantes naturales. Aglomerantes sintéticos.

Aglomerantes Minerales

Estos se dividen en tres categorías:

Aglomerantes hidráulicos, los cuales requieren agua para endurecer y desarrollar resistencia.

Aglomerantes no hidráulicos, los cuales sólo se pueden endurecer ante la exposición al aire.

Aglomerantes termoplásticos, los cuales se endurecen cuando se enfrían y se vuelven suaves cuando son calentados nuevamente.

Aglomerantes Hidráulicos

• El aglomerante hidráulico más común es el cemento (ver la sección titulada Cemento).

• Las cales hidráulicas y semihidráulicas (ver sección Cal) se obtienen al cocer la piedra caliza, que contiene una cantidad grande o moderada de arcilla. Esto puede entenderse fácilmente, ya que la piedra caliza y la arcilla son las principales materias primas para la producción de cemento.

• Las Puzolanas (ver sección Puzolanas), cuando son mezcladas con cal no hidráulica forman un cemento hidráulico.

• Los aglomerantes hidráulicos generalmente están disponibles en forma de polvo fino: mientras más finos son pulverizados (usualmente en un molino), más grande es el área de superficie específica (de la suma de las partículas) por unidad de peso. Y mientras más es el área de superficie, más efectiva y completa es la reacción química con el agua al hacer contacto.

• A causa de su afinidad al agua, los aglomerantes hidráulicos deben ser almacenados en condiciones absolutamente secas, para evitar un fraguado y endurecido prematuro. Incluso el aire húmedo puede causar hidratación.

Aglomerantes No Hidráulicos

• El aglomerante no hidráulico más común es la arcilla, que está presente en la mayoría de tierras, causando que se endurezcan al ser secadas y se ablande cuando son

humedecidas. Sus principales aplicaciones son en construcciones de tierra y en la fabricación de productos de arcilla cocida.

• Otro aglomerante no hidráulico común es la cal con alto contenido de calcio o magnesio (ver sección Cal). El endurecimiento depende de su combinación con el dióxido de carbono del aire (carbonación), por el cual éste nuevamente se vuelve carbonato de calcio (piedra caliza). Pero las cales raramente son empleadas como el único aglomerante cementoso, y usualmente reaccionan con la arcilla o alguna puzolana para formar un cemento hidráulico.

• El yeso es un aglomerante no hidráulico que se encuentra naturalmente como una arena o roca suave cristalina. El nombre químico es sulfato de calcio dihidrato (CaSO42H2O). Mediante un calentamiento aproximadamente a 160°C, se produce sulfato de calcio semi-hidrato (CaSO41/2H2O), más conocido como «mortero de París», el cual cuando es mezclado con el apara se fragua en 8 a 10 minutos. El yeso ha sido producido exitosamente mediante energía solar Un mayor calentamiento del yeso, ligeramente superior a los 200°C (no obtenido mediante energía solar) produce yeso anhidro (CaSO4), el cual cuando es mezclado con agua se fragua muy lentamente.

• El yeso también se encuentra disponible en abundancia como un sub-producto industrial, de la evaporación del agua de mar al producir sal común, o de la fabricación de fertilizante obtenido de la roca fosfato. A este último se le llama fosfoyeso, el cual contiene más agua que el yeso natural, es más ácido y tiene más impurezas, por lo que se requiere un procesamiento costoso. También es algo radioactivo y por ello no es recomendable en edificaciones.

• El yeso es empleado como un material de construcción, principalmente como un retardador para regular el fraguado de diversos tipos de cemento hidráulico, y junto con una variedad de otros materiales (por ejemplo, cal, arena, aserrín, cáñamo, sisal, aceite de linaza, papel) para producir enlucidos, tableros y bloques de mampostería.

• Las principales ventajas del yeso son el poco consumo de energía durante el cocido para producir mortero de yeso; el rápido secado y endurecido, con despreciable contracción; la buena adhesión a las fibras y otros materiales; buena resistencia al fuego; buena reflexión del sonido (si es denso y duro); buen acabado de la superficie; resistente a los insectos y roedores.

Calcinación de Yeso con energía solar (Foto: N. Nolhier)

• La principal desventaja del mortero de yeso es su solubilidad en el agua (2 g. de yeso por litro de agua). El aire húmedo también puede ablandar el mortero de yeso. Las heladas y los cambios repentinos de temperatura también pueden causarle daño.

• A causa de esta desventaja, el yeso no debería emplearse en superficies externas en zonas climáticas húmedas, a menos que esté bien protegido mediante techos con amplios aleros y un revestimiento impermeable (por ejemplo, aceite de linaza caliente).

Aglomerantes Termoplásticos

• Los materiales termoplásticos necesitan calor para ser procesados y se endurecen al enfriarse. Sus propiedades permanecen intactas al recalentar y enfriar, de modo que pueden ser reciclados y reprocesadas numerosas veces.

• Probablemente el único aglomerante mineral termoplástico empleado en construcciones es el azufre. Para mayores detalles ver la sección titulada Azufre.

Aglomerantes Bituminosos

• Los betunes son mezclas mecánicas de diferentes hidrocarburos (compuestos de carbón e hidrógeno) y algunas otras sustancias, y son obtenidos como residuos en la destilación del petróleo crudo, ya sea en refinerías de petróleo o en la naturaleza (en poros de roca o en la forma de lagos, cercanos a los depósitos de petróleo). Los betunes generalmente son sustancias termoplásticas fluorescentes, aceitosas, negro oscuras, que son altamente viscosas a casi sólidas a temperaturas normales. A los compuestos que constan de 40% como mínimo de hidrocarburos pesados se les llama betunes.

• Los asfaltos son definidos como mezclas que contienen betunes y una proporción sustancial de materia mineral inerte (arena, grava, etc.). En los EE.UU., al betún se le llama asfalto, lo cual causa cierta confusión.

• El alquitrán es la sustancia negra espesa producido en la destilación destructiva (carbonización) de materia orgánica, tal como la madera o el carbón de piedra.

• La brea es el residuo obtenido luego de destilar el alquitrán proveniente del carbón de piedra.

• El betún no se afecta por la luz, el aire o el agua en forma individual, pero ellos en combinación pueden volverlo frágil, poroso y susceptible a la oxidación, formando ampollas y grietas. Se vuelve blando a temperaturas entre 30°C y 100°C (no hay un punto de fusión), y por lo tanto debe ser protegido de la exposición al calor. Es insoluble en el agua y bastante resistente a la mayoría de los ácidos. Aunque el betún es combustible, sus compuestos, tales como la masilla asfáltica, no son de fácil combustión. Los productos de betún y de alquitrán de carbón de piedra pueden ser venenosos, por ello debe evitarse el contacto con el agua potable.

• Los productos bituminosos pueden emplearse como materiales impermeables (en la estabilización del suelo, como pinturas, membranas impermeabilizante, filtro para techos, rellenos de juntas, etc.), como materiales para pavimento carreteras y pisos) y como adhesivos (para pisos de bloques de madera, fieltros y recubrimientos aislantes).

• Cuando se emplea el betún, éste debe ser calentado; o mezclado con solventes (por ejemplo, gasolina, kerosene o nafta), al cual se le llama «betún diluido»; o disuelto en agua, al cual se le llama «emulsión de betún».

Aglomerantes Naturales

• De las plantas y animales se obtiene una variedad de aglomerante que pueden ser empleados en su forma natural o bajo procesamiento.

• Ejemplos de aglomerantes naturales son jugos de planta (ejem. jugo de hoja de plátano, látex de ciertos árboles, jugo de sisal, aceites de linaza, coco y algodón), excremento de animal (ejem. estiércol; orina de caballo) y otros productos de animales (ejem. sangre de buey, pegamento (cola) animal de cuernos, huesos, abdomen, pellejo; caseína o suero, de la leche).

• Los aglomerantes naturales han jugado un importante rol en las construcciones tradicionales desde tiempos prehistóricos, pero hoy en día enfrentan una baja aceptación social. Sin embargo, la investigación actual está incrementando la importancia de dichos materiales, especialmente con una visión de reducción de costos y aceptabilidad ambiental.

Aglomerantes Sintéticos

• Estos aglomerantes generalmente son producidos mediante procesos industriales y, por lo tanto, a menudo son caros. Algunos aglomerantes sintéticos son tóxicos.

• Pueden ser empleados como aditivos, como adhesivos o como revestimientos para superficies y pueden ser aplicados en calientes, o como una emulsión, o como un solvente.

• Los aditivos sintéticos que unen las partículas sueltas principalmente son resinas derivados de materiales vegetales o aceites minerales. La variedad de productos comerciales es muy grande y su empleo depende del comportamiento requerido (resistencia, impermeabilidad, elasticidad, etc.).

• Los adhesivos son empleados para pegar partículas más grandes, componentes, membranas, láminas, tableros, tejas, etc. sobre otras superficies. Algunos adhesivos son diseñados específicamente para un objetivo, mientras otros pueden ser empleados para varias aplicaciones. Los adhesivos pueden tener uno o dos componentes. Algunos adhesivos son termoplásticos y mantienen sus propiedades cuando son recalentados y enfriados.

• Los revestimientos de superficie pueden emplearse como una lámina protectora, como decoración o incluso para unir superficies. Aquí también la variedad de productos es muy grande como para ser tratada en este libro.

Descripción del proceso actual

El bloque es un producto que se fabrica para beneficiar a los constructores y empresas que necesiten el producto a continuación daremos a conocer la descripción del proceso de fabricación del mismo.

1. Extracción de la MP: en esta parte del proceso se saca la materia prima de la mina con ayuda de un cargador este cargador también se encarga de llevar la MP. A un lugar de almacenamiento que se encuentra cerca al cajón.

2. Mezclado: en este proceso se agrega la cantidad suficiente de greda y arcilla en el cajón según lo crea conveniente el operario del cargador. En este proceso también se dosifica la cantidad de greda que se lleva al molino a fin de que no se atasque el molino.

3. Molido: en esta parte del proceso se muele la materia prima y se deja una harina fina de este proceso se pasa al extrusado

4. Extrusado: este proceso funciona gracias a una maquina de dos ejes que poseen paletas y funcionan en forma de tornillo sin fin en esta parte del proceso se agrega agua a la mezcla para que se compacte más fácil en la cámara de vacío y para que el molde sea más consistente. En el extrusado se lleva a la cámara de vacio donde como su nombre lo dice se crea un vacio el cual ayuda a compactar la mezcla luego de esto la mezcla pasa al cuello de la extrusora en donde se obtiene el compactado final y el molde que llevaran al cortado.

5. Cortado: el proceso de cortado consta de dos pasos el paso por la guillotina que corta un molde de 90 cm. Aproximadamente. de este proceso se lleva al segundo corte en el cual se corta el molde de 90cm. En tres partes iguales las cuales se llevan a la siguiente parte del proceso.

6. Secado: este proceso lleva un tiempo de 12 días. Este proceso es de duración amplia debido a que el secado no es automatizado o simplemente el proceso se realiza sin ayuda de ninguna maquina. En este proceso se lleva el bloque al horno.

7. Cocinado: este proceso se realiza en hornos de colmena los cuales pueden llegar a temperaturas de 1500 ºC gracias a sus revestimientos y a su forma que es en forma de cúpula el cual encierra el calor y se eleva a la temperatura deseada.

8. Almacenamiento: de este proceso se extrae el bloque del horno y se lleva a un área de almacenamiento y allí permanece hasta que sea comprado.

ESTADO ACTUAL DEL PROCESO DEL SECADO:

El bloque después de salir del extrusado sale con un nivel de humedad alto relativamente por lo cual se debe almacenar un tiempo en los patios o espacios de secado los cuales son lugares protegidos de la lluvia, y los cuales reciben la brisa del aire y la luz solar gracias a plásticos semitransparentes que crean un ambiente invernadero .

Este es el proceso actual el proceso, en el secado y el proceso general de fabricación. A continuación se presentara la propuesta de automatización no solo del secado si no que también se podrían usar las demás opciones de automatización una vez se haya aplicado la automatización del secado.

PROPUESTA PARA UN PROYECTO DE PLANTAS CERÁMICAS COOPERATIVAS

Los ladrillos macizos y huecos son elementos fundamentales en la construcción de viviendas de todo tipo. Desde la más económica hasta la más suntuosa, en todas se reconoce la insuperable calidad de estos elementos como materiales de construcción.

Entendemos como ladrillo un cuerpo rígido, con resistencia mecánica, capacidad de manipuleo y características adecuadas a los requerimientos de la construcción, químicamente inertes,  obtenidos a partir de materia prima natural extraída del suelo, trabajada según distintos procedimientos, moldeada, secada y cocida. Durante la cocción, las arcillas naturales transforman sus propiedades químicas y físicas convirtiéndose en otro tipo de material de características convenientes para la construcción de viviendas. Sus propiedades fundamentales radican en sus características estructurales: resistencia mecánica, aislamiento térmico y acústico, bajo costo, relativa permeabilidad, facilidad de manipuleo y adecuada terminación estética. Las arcillas son materias primas existentes en la mayoría de los suelos y por eso la ventaja de su uso. El consumo de energía para la cocción es significativamente menor que el consumido en otras aplicaciones como la fabricación de acero, aluminio, etc.

PROPUESTA PARA UN PROYECTO DE PLANTAS CERÁMICAS COOPERATIVAS

I. INTRODUCCIÓN

Los ladrillos macizos y huecos son elementos fundamentales en la construcción de viviendas de todo tipo. Desde la más económica hasta la más suntuosa, en todas se reconoce la insuperable calidad de estos elementos como materiales de construcción.

Entendemos como ladrillo un cuerpo rígido, con resistencia mecánica, capacidad de manipuleo y características adecuadas a los requerimientos de la construcción, químicamente inertes, obtenidos a partir de materia prima natural extraída del suelo, trabajada según distintos procedimientos, moldeada, secada y cocida. Durante la cocción, las arcillas naturales transforman sus propiedades químicas y físicas convirtiéndose en otro tipo de material de características convenientes para la construcción de viviendas. Sus propiedades fundamentales radican en sus características estructurales: resistencia mecánica, aislamiento térmico y acústico, bajo costo, relativa permeabilidad, facilidad de manipuleo y adecuada terminación estética. Las arcillas son materias primas existentes en la mayoría de los suelos y por eso la ventaja de su uso. El consumo de energía para la cocción es significativamente menor que el consumido en otras aplicaciones como la fabricación de acero, aluminio, etc.

Existen numerosas tecnologías para la fabricación de ladrillos cerámicos, pero todas tienen una secuencia común: selección de materias primas, su proceso de molienda, homogeneización y moldeo, seguido del secado de las piezas y su cocción, en donde toman sus propiedades definitivas. En el mundo existen numerosas tecnologías y sistemas automáticos para su fabricación, así como escalas de trabajo: desde plantas que elaboran pocas toneladas por día – 10, 20, 50, etc. – y pasando por industrias medias – 100, 200,

400 ton/día – hasta grandes plantas de elevada inversión – 600, 800 y hasta 1200 ton/día o aún más.

En contrapartida, existen numerosos emprendimientos en los que los ladrillos se obtienen por moldeo a mano, con preparación del material utilizando tractores, caballos, etc. Este sistema de fabricación es en general ineficiente, ya que la mano de obra opera en condiciones ímprobas por estar continuamente expuestas a la intemperie. La producción es estacional porque dependen del buen tiempo para el moldeo manual, además utilizan materiales con gran contenido de humedad lo que dificulta extraordinariamente el proceso posterior de secado y cocción, con un gran desperdicio y pérdida de calidad, depreciando así el valor de los productos. Además imposibilita la fabricación de ladrillos huecos, de mucho mayor rendimiento que el macizo y de más fácil secado y cocción.

La dimensión adoptada para cada planta, más allá de las posibilidades de inversión, radica en la facilidad de la distribución de los productos cerámicos, que en el caso de ladrillos o piezas estructurales su flete para largas distancias no compensa su distribución. Es por esta razón que resulta muy conveniente la instalación de pequeñas o medianas instalaciones de producción en lugares lejanos a las grandes fábricas ladrilleras, que por otro lado tienen - por lo general y según se percibe actualmente – su producción vendida por anticipado en sus zonas aledañas

Las plantas de pequeña producción – hablamos del rango de 20 a 50 ton/día de ladrillos huecos o macizos – ubicadas en lugares donde no presentan competencia significativa de plantas de envergadura, tienen diversas ventajas comparativas que al momento de decidir su instalación deben tenerse muy en cuenta. Así tenemos para estas plantas pequeñas que:

- La inversión necesaria es comparativamente menor a las necesarias para las grandes plantas, ya que no se requieren sus tecnologías con automatismos, indispensables para su funcionamiento.- Tienen la posibilidad de utilizar combustibles alternativos como leña, carbón, aserrín, cáscaras o desechos de diversos productos (orujo de oliva, de uva, cáscara de girasol, etc.).- Son mucho más versátiles frente a cambios en la disponibilidad de combustibles, cambios en la naturaleza de las arcillas, discontinuidades de la producción por cualquier causa, etc.- Los hornos requieren inversiones que comparativamente son significativamente inferiores a los grandes hornos para producciones importantes.- Los conocimientos técnicos necesarios para la operación de la planta no son tan rigurosos como en el caso de plantas de mayores producciones.- Ocupan una mano de obra intensiva pero que opera en condiciones mucho más favorables que la de las ladrilleras que trabajan con corte manual. En este aspecto, las plantas que forman parte de nuestro proyecto resultan ser una fuente genuina de trabajo digno y de mejora económica y social para la población regional.- La producción, tomando ciertas precauciones, es independiente de la estación, clima, etc.- El proyecto puede implementarse en etapas discretas.

- El tiempo de amortización de la inversión es relativamente reducido.Por otro lado, se deben considerar algunos inconvenientes relativos tales

como:

- Se debe disponer de un capital mínimo indispensable para iniciar el emprendimiento.- La calidad de los productos y los rendimientos operativos no son tan buenos como en los emprendimientos mayores.- La incidencia de la mano de obra es mayor que en plantas mayores.

Por las razones expuestas, podemos considerar que la realización de un proyecto de una línea de producción de ladrillos en lugares suficientemente distantes de los grandes centros ladrilleros, resultará en un excelente emprendimiento. No obstante, se recomienda realizar una evaluación económica para la decisión del proyecto.

DESCRIPCIÓN TÉCNICA DE LA OPERATORIA

1. Base de cálculo Basaremos nuestro estudio en una planta con capacidad para producir 26 ton/día de ladrillo cocido trabajando en un turno de 7 horas efectivas, o sea un equivalente a la producción de unos 9600 ladrillos de 2,7 kg de peso cocido por día, producción equivalente a 245600 ladrillos macizos o equivalente de peso de huecos por mes. Esta producción podrá aumentarse en la medida que se trabajen dos o tres turnos diarios, en función de otras inversiones inherentes.

Se utilizará un secadero de cámaras y un horno intermitente apto para quemar leña o cualquier otro combustible adecuado.

2. Componentes generales de la línea de producción El proyecto estará formado por las siguientes etapas de operación:

a. Extracción y almacenamiento de la materia prima o las materias primas.b. Alimentación de materia prima, molienda y acondicionamiento por mezclado, extrusión al vacío para moldeo de las piezas y corte. Es la etapa de extrusión.c. Secado.d. Cocción.e. Palletizado y despacho.3. Descripción general de la línea de producción a. Extracción y almacenamiento de la materia primaSe trata de disponer de una cantera de arcilla cuyas características ya fueron evaluadas por terceros competentes. No obstante, se debe mantener un constante control de la arcilla en uso así como deben evaluarse nuevos yacimientos, de manera que se debe tener la certeza de disponer de arcillas de la calidad adecuada con meses de anticipación.

La arcilla extraída debe almacenarse en primera instancia a cielo abierto el mayor tiempo

posible, del orden de tres meses a un año, para mejorar sus características de trabajabilidad. Se debe disponer de un stock bajo techo de por lo menos una semana para el caso de lluvias abundantes.

b. Etapa de extrusiónEn esta etapa la arcilla se carga – de ser posible es recomendable disponer de uno de ellos – en un cajón alimentador que uniformiza la alimentación de arcilla a la línea de extrusión. Del cajón alimentador sale una arcilla relativamente desmenuzada. En caso de que la materia prima tenga terrones duros o de difícil molienda posterior, es necesario incorporar a continuación del cajón alimentador un desintegrador que tiene como función romper los terrones y desmenuzar la arcilla a trozos menores de 2 a 3 cm.

La arcilla que sale del desintegrador se hace pasar por un mezclador que tiene como objetivo uniformar las características de la arcilla en cuanto al contenido de humedad y otras heterogeneidades. Luego se somete a una molienda posterior en un equipo llamado laminador. Allí la arcilla se termina de moler de manera que los gránulos mayores no tengan más de 1,5 a 2 mm de diámetro. En algunos casos es recomendable que esa granulometría no supere 1 mm.

El material laminado se introduce a la extrusora dentro de la cual se produce un nuevo mezclado, desaireado y compresión, saliendo de la misma un ladrillo continuo ya conformado. La estructura del ladrillo – esto es si es macizo o hueco con sus dimensiones de proyecto – depende del molde o boquilla que se pone a la salida de la extrusora.

El tren continuo de arcilla conformada es cortado de un largo predeterminado utilizando un cortador especial.

c. Etapa de secadoEl ladrillo “verde” es colocado en estanterías que pueden ser de distintas características, pero su fin es permitir una aireación completa y secado del ladrillo. Estas estanterías se ubican en las cámaras de secado y una vez que se llenan se procede al secado de las piezas. El secado se realiza según un programa pre definido, respetando las características de contracción y humedad de las piezas. Esta etapa es una de la más importantes y más críticas dentro de la producción ladrillera. El secado se realiza utilizando aire caliente que puede llegar hasta los 120ºC. El tiempo de secado puede variar de 10 a 30 horas, siendo un tiempo medio el de 20 horas. En este caso hemos presupuestado un secadero para un equivalente a 150000 ladrillos por mes (5800 por día para un mes de 26 días).

d. CocciónSi bien esta es la etapa de desarrollo de las características cerámicas y por lo tanto una de las más críticas, el éxito de la cocción depende en gran medida de la historia previa de las piezas, es decir que dependerá de las calidades de las arcillas usadas, de su tratamiento hasta el extrusado y muy especialmente del secado.

La cocción se realiza en el horno, el cual cocina las piezas según un ciclo de calentamiento – cocción – enfriamiento predeterminado y controlado por medidores de

temperatura especialmente acondicionados para ese fin.

El ciclo de cocción puede variar de 20 a 72 horas en función de las características del sistema (calidad y forma de las piezas, características del horno).

e. Paletizado y despachoLas piezas cocidas, si han sido apiladas con formato de pallets, pueden descargarse con Autoelevador como tal y despacharse previo zunchado. No obstante es necesario un acondicionamiento de las piezas para normalizar el pallet y luego recién zuncharlo y despacharlo. También puede ser posible el despacho a granel, por carga manual sobre camión, lo que demanda mayor mano de obra.

DESCRIPCIÓN DE LAS MAQUINARIAS DE PROCESO PRODUCTIVO

Se describen las características generales de operación de las máquinas que se proponen para este emprendimiento, para una capacidad de producción de ladrillos verdes de hasta 6 ton/hora (o un equivalente a 30 tones de ladrillo cocido por día en un turno de trabajo diario).

ETAPA MAQUINA CAPACIDAD OPERATORIA CANTIDAD

 EXTRUSIÓN

Cajón alimentador hasta 10 ton/h

Alimentación uniforme de arcilla a la línea de extrusión - premolienda 1

Desintegrador 10 ton/h aprox.Rotura de terrones duros 1

Laminador hasta 6 ton/h

Molienda de granos de arcilla 1

Mezclador hasta 10 ton/h

Uniformar humedad de arcilla 1

Extrusora con bomba de vacío y accesorios hasta 6 ton/h

Conformar matriz de ladrillo 1

Cortadorhasta 4000 cortes por hora

Cortar la matriz para obtener el ladrillo 1

SECADERO

Estanterías

Para 6000 ladrillos por día

Secado de ladrillos

2 conjuntos para sendas cámaras

Ventiladores de recirculación

Un juego por cámara

Uniformar calidad de aire de secado

2 conjuntos para sendas cámaras

Generador de aire caliente

Para 6000 ladrillos por día

Generar aire caliente para secado 1

Cámara de secado

Para 6000 ladrillos por día

Sistema cerrado de secado - cámaras de mampostería 2 cámaras

HORNOHorno intermitente

Para 18000 ladrillos por ciclo

Sistema cerrado de cocción con los elementos asociados 1 horno

MÓVILES

Auto elevador

Para movimiento de estanterías de secadero y pallets al horno 1

Pala cargadora

Carga de cajón alimentador y movimiento de arcillas en general 1

Esta configuración de planta se puede observar en el lay out que acompaña este informe.

COSTOS DIRECTOS DE LA PRODUCCIÓN

1. Energía eléctrica y térmica

En el siguiente cuadro se indican los consumos específicos de energía eléctrica y térmica para una línea de producción de hasta 6 ton/hora de arcilla verde.

PRODUCCIÓN 30 TON/DÍA UN TURNO EXTRUSIÓN DE 8 H - EXTRUSIÓN HASTA 6 TON/H DE ARCILLA HÚMEDA

SECTOR

CAPACIDAD INSTALADA

UNIDAD

HORAS DE USO/DIA

CONSUMO DIARIO

CONSUMO UNITARIO

UNIDAD

PREPARACIÓN

Energía eléctrica 90 CV 8 540 10,8

KW/TON

SECADERO

Energía eléctrica 50 CV 24 900 18

KW/TON

Consumo térmico 360000

cal/hora 16 5760000 192000 Cal/ton

Consumo térmico en gas natural de 8100 cal/m3 45 m3/h 16 720 24,00

m3 gas/ton

HORNO

Energía eléctrica 30 CV 24 720 24

KW/TON

Consumo de gas natural de 8100 cal/m3 en ciclo de 72 horas 250 m3/h 24 4600 51

m3 gas/ton

Nota: el consumo térmico del secadero se ha tomado sin considerar la recuperación de calor del horno y además para un régimen de calefacción de 16 horas por día. Como las cámaras trabajan intermitentemente el consumo térmico horario varía de manera

constante.

Los costos de producción en cuanto a energía eléctrica y térmica pueden obtenerse del cuadro anterior, conociendo los precios de tales insumos.

2. Mano de obra

MANO DE OBRA - 30 TON/DÍA - 1 TURNO DIARIO

APLICACIÓNPersonal por turno

Turnos por día

Total personal

Pala cargadora 1 1 1

Línea de extrusión 1 1 1

Carga ladrillos verdes a estanterías secaderos 3 1 3

Descarga de estanterías y apilado para horno 3 1 3

Operación de horno 1 3 3

Auto elevador para carga y descarga de horno 1 1 1

MANO DE OBRA DIRECTA - PERSONAL 12

A este personal se le debe agregar el siguiente, que dependerá de la dirección de la planta y que podrán ser contratados o del plantel fijo de fábrica:

- Relevo de los indicados en el cuadro, si correspondiera.

- Mantenimiento, como un mecánico y un electricista.

- Despacho.

- Vigilancia, seguridad y enfermería.

- Administrativos de compras, ventas, control de personal, etc.

En resumen, las personas que de una u otra manera se verán beneficiadas de manera directa por la instalación de esta planta serán del orden de las 20 personas.

4. Otros insumos

Dentro de los insumos necesarios para la operación de la planta consideramos: provisión de arcillas y de agua potable para humectación de arcillas.

Considerando una arcilla con 15 % de humedad de cantera o de almacenamiento, tendremos:

- Consumo de arcilla: para 30 Ton de ladrillos diarios, se requiere una alimentación de 36 ton/día de arcilla. La diferencia tiene en cuenta la humedad de cantera y las pérdidas por cocción, descarte, etc.- Consumo de agua: para una humedad de cantera de 15% y de extrusión de 24 %, se requieren 410 litros de agua por hora para un turno de 8 horas.

INVERSIONES EN SISTEMAS OPERATIVOS

1. Línea de máquinas de preparación y extrusado

Las máquinas que constituyen la línea de preparación y extrusado se cotizarán a pedido de cada cliente en función de la capacidad de producción requerida.

El presupuesto, además del precio de las máquinas, incluye los siguientes servicios:

- Asistencia para el montaje y puesta en marcha sin cargo por personal técnico de Metalúrgica Souza, excepto viáticos.- Un juego de desgaste de reposición para la extrusora y un molde, sin cargos y con formato ha pedido del cliente.- Un dictado de un curso sobre la selección de arcillas, secado y cocción y control de calidad operativo, a cargo del representante, sin cargo (excepto viáticos) válido hasta un mes después de la puesta en marcha de la planta.- Asistencia técnica para la evaluación de las arcillas, por ensayos a cargo de terceros.- Un informe técnico para la confección de un estudio de impacto ambiental a cargo de terceros.

2. Secadero de una cámara

Los elementos para montar una cámara de secado para 6000 ladrillos de medida 18x18x33 cm se cotizarán en función de la capacidad de producción requerida por los Clientes.

Para esta provisión valen las consideraciones que para el caso de la línea de extrusión. Metalúrgica Souza proveerá un plano de obra civil para la construcción de la cámara con los conductos de obra civil para la entrada de aire, montaje de los transbordadores de

estanterías, etc.

Las estanterías que se están presupuestando incluyen el chasis con sus ruedas. No obstante el Sr Cliente puede optar por estanterías sin el chasis ni ruedas, para ser trasladadas por el Auto elevador, en cuyo caso el valor cotizado disminuye significativamente. En este caso, se deben descontar de la lista anterior las vías y transbordadores para estanterías.

En dicha lista no se incluye el sistema de empuje de las estanterías, ya que por la corta distancia pueden empujarse a mano.

3. Horno intermitente tipo Fran I.

Para este emprendimiento se ha considerado la construcción de un horno del tipo intermitente, es decir que se carga, se realiza la cocción y luego se descarga para reiniciar un nuevo ciclo. El nombre Fran I ha sido conferido por el autor, debido a que este horno que se propone está proyectado para que en futuras ampliaciones pueda funcionar como un horno de fuego continuo, cuando el largo sea suficiente (mayor de 40 m) como para permitir dichas operaciones (para permitir que el material esté suficientemente frío para ser descargado manualmente).

a. Elementos de fumistería

Se indican a continuación los elementos de fumistería y obra civil mínimos para la construcción del horno.

HORNO INTERMITENTE A LEÑA O GAS MODELO FRAN I - FUMISTERÍA

Producción 18000 ladrillos de 26x12x6 cm 2,7 kg/pieza ciclo de 72 horas

Medidas internas de una galería: 29x3,2x2,5 m

ELEMENTO UNIDAD CANTIDAD

Ladrillos macizos comunes (21x11x5 cm)

c/u

150000

Cuñas refractarias 21x11x6 cm

c/u18000

Mortero refractario kg 10000

Ladrillos huecos 18x18x33

c/u2800

Hormigón para refuerzo de paredes externas y bases de paredes

m3

14

b. Otros elementos para la construcción del horno

Ventilador y cañerías para aire de combustión. Elementos para construcción de chimeneas en fumistería o chapa. Equipo de medición de temperatura formado por pirómetro y al menos cuatro termocuplas. Grillas para hornallas. Puertas de las hornallas.

II. DEFINICIONES1. De las inversiones para el montaje de la línea de producción

Además de los elementos citados, se deberán tener en cuenta para el montaje de la línea de producción de ladrillos:

- Sistema de alimentación de agua.- Techado sobre máquinas, y de ser posible sobre secadero y horno, en función del régimen pluvial de la zona.- Playa de maniobras.- Máquinas viales como pala cargadora y Autoelevador.- Sistema de alimentación de energía eléctrica hasta los 380 V desde la red externa.- Obra civil de vestuarios, oficinas, etc.2. De la asistencia técnica para el desarrollo del proyecto.Oportunamente y a pedido del cliente se podrá presentar una propuesta para la asistencia técnica para determinar inversiones, costos, selección del otros servicios, montaje y puesta en marcha de la planta si no estuvieran incluidos en la provisión de las máquinas y secadero.

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

En Colombia las empresas productoras de bloque carecen de automatización en el

proceso de secado, en algunos casos la automatización del proceso es nula, debido esto

los procesos de fabricación alteran los tiempos de producción y prolongan la obtención del

producto, las empresas especializadas en la fabricación de piezas de arcilla cuentan con

baja tecnología en sus procesos en la mayoría de las empresas las máquinas realizan

operaciones como corte mezclado extrusado corte y cocinado estas máquinas son en su

mayoría de tecnología eléctrica.

En la mayoría de las empresas productoras de bloque con hornos tipo colmena y

Hoffman, presentan un manejo nulo de automatismo en el área de secado, el cual es un

proceso de exposición del material a los agentes naturales tales como brisa, y la

temperatura ambiente este proceso puede ser muy extendido frente al factor tiempo lo

que ocasiona una baja en la producción y una pérdida de tiempo y espacio excesiva. Así

que se da la opción de la aplicación de un sistema automatizado a fin de reducir el tiempo

de secado a la mitad.

MISIÓN

SISTEMAS DE SECADO LTDA es una empresa dedicada a Fabricar, diseñar y mantener cámaras de secado automatizadas para la producción de bloque a gran escala, para satisfacer las necesidades actuales de aumentar la producción en empresas dedicadas a la producción de bloque, logrando de esta manera la satisfacción total de nuestros clientes y el cuidado del medio ambiente.

VISIÓN

SISTEMAS DE SECADO LTDA quiere ser una empresa líder en la fabricación, diseño y

mantenimiento de cámaras de secado para empresas productoras de bloque en Zipaquirá

Cogua y Nemocón, para la disminución de tiempos, movimientos y espacios con ayuda

de un personal calificado que hace bien su trabajo y cuidando el medio ambiente.

OBJETIVOS

Reducir los tiempos de fabricación de bloque de arcilla por medio de la

automatización de los procesos

Reducir los espacios empleados para el almacenamiento de las empresas

productoras de bloque

Automatizar los procesos de secado en las empresas productoras de bloque

Aumentar la producción de las medianas y pequeñas empresas dedicadas a la

producción de bloque.

IDENTIFICACIÓN DEL PRODUCTO O SERVICIO

DISEÑO DE LA CÁMARA DE SECADO

Se ha realizado el siguiente bosquejo en el programa google sketchup 6 a fin de obtener

una visión en 3D de la cámara en la vida real:

En el diseño anterior se observan los tres ventiladores en el interior de la cámara esta

estará sellada completamente, a fin de no tener fugas de calor, el ventilador que se

encuentra en la boca de entrada hace el trabajo de extractor más clara mente se da e

entender que este extractor estará ubicado en la salida o chimenea del horno para lograr

obtener toda el calor. Los tres ventiladores se moverán en el interior de la cámara gracias

a un puente grúa o un translador.

DISEÑO ELÉCTRICO DE LA CÁMARA DE SECADO

El diseño eléctrico se realizó en el programa FESTO FLUID SIM y el bosquejo es el

siguiente:

K1

K1

+24V

0V

K7

K2

K8

K3

K9

K4

K10

K5 K6 2

K12

K7 3

K1

K8 3

K2

K9 3

K3

K10 3

K4

K11 K12 K13 3

K5

K13K6

K14 5

K6 K14

K14

1 3 4 5 6 7 8 9 10 13 14 1516 17

23

4 5 6 7 8 9 10 13 14 1112 1514 171

Este sería al diseño eléctrico usando siete bobinas que accionarían cada uno de los

arrancadores de cada uno de los ventiladores, translador y extractor

Modo de funcionamiento:

El operador encendería el ventilador 1 que se prendería con la bobina K1 que al mismo

tiempo accionaria el temporizador k7 que se usaría con el fin de que el prendido de cada

uno de los ventiladores se realizara en una secuencia lógica luego K7 encendería la

bobina K2, y K2 accionaria el temporizador k8 que accionaria k3 o el ventilador 3, estando

ya encendidos los tres ventiladores se puede prender translador que se identifica con k4

el cual de acciona cuando k9 active la bobina k4 que accionara el arranque del translador

y al mismo tiempo accionaria el temporizador que accionaria las bobinas k5 y k11 las

cueles darán el arranque en triangulo al motor, k5 acciona un temporizador K3 que daría

un tiempo para que el motor rompiera el estado de inercia, y al terminar este tiempo se

accionaria k12 y se des energizaría k11 dando a entender que el motor estaría en estrella.

Al estar encendido completamente este accionara la bobina k6 la que apagara todo el

sistema ya que está enclavada con un flanqueador en el principio del circuito

DISEÑO EN PLC DE LA CÁMARA DE SECADO

En este sistema la cámara funcionaria de la misma manera con la diferencia que el tiempo

de funcionamiento se puede Ampliar a 2747 horas aproximadamente

Modo de funcionamiento

El encendido seria igual lo que hace especial al PLC es un contador C1 que se acciona cuando el temporizador T7 legue al final de su temporizado contando según se programe los pulsos de el temporizador el temporizador puede alcanzar 2 horas aproximadamente y los que hace el contador es multiplicar este tiempo por el numero de pulsos sedeado y por último el que apagaría todo el sistema seria el contador c1 el cual cuando llegue a cero apagara la bobina que está enclavada con el primer ventilador apagando todo el sistema .

Componentes

Modo de funcionamiento Secadero.

Funciona de la misma manera que el secadero continuo con la única diferencia que este

tipo de secadero recibe solo aire caliente recién extraído del horno y lo expulsa por una

chimenea.

El aire que ingresa es repartido en la cámara por tres ventiladores hacia el material

situado sobre el piso.

ESTUDIO FINANCIERO DE LA PROPUESTA

ELEMENTO CANTIDAD COSTO UNITARIO COSTO TOTALBOBINA CON RELÉ 3 133.535,65 400.606,95RELÉ TEMPORIZADO 2 235.000,00 470.000,00CONTADOR 1 295.000,00 295.000,00ARRANCADOR ESTRELLA TRIANGULO 1 321.000,00 321.000,00BOBINA CON RELÉ 4 133.535,65 534.142,60RELÉ TEMPORIZADO 4 235.000,00 940.000,00ARRANCADOR 4 321.000,00 1.284.000,00EXTRACTOR MOTOR DE 50 HP 1 1.262.069,85 1.262.069,85VENTILADORES MOTOR DE 2 HP 3 450.000,00 1.350.000,00PUENTE GRÚA MOTOR DE ½ HP 1 198.000,00 198.000,00INSTALACIONES Y MANO DE OBRA 1 26.000.000,00 26.000.000,00

COSTO MANO DE OBRA ELEC. 1 4.000.000,00 4.000.000,00 CABLE THW 75 ºC 108 814,47 87.962,76CABLE 10 18 2.406,10 43.309,80CABLE TW 60ºC 4*14 35 6.660,00 233.100,00PC 1 2.269.935,59 2.269.935,59SOFTWARE 1 1.987.562,06 1.987.562,06PLC 1 1.576.328,96 1.576.328,96GASTOS OPERACIONALES 1 15.345.688 15.345.688Utilidad 1 31.401.294 31.401.294COSTO TOTAL 90.000.000

ALCANCES DEL PROYECTO

El proyecto tendrá como alcance principal aumentar la producción de las empresas

productoras de bloque sin automatización en su proceso de secado, aumentado de esta

manera los espacios de almacenamiento reducción de los tiempos ociosos aumento de la

producción y disminución de la contaminación emitida al medio ambiente

ESTUDIO DE MERCADO

Producto o servicio a ofrecer: automatización de sistemas de secado en las empresas

productoras de bloque por medio de la adaptación de cámaras de secado.

Hacía que sector va dirigido: Productores de Bloque o piezas de arcilla interesados en

la mejora de sus procesos con el fin de aumentar la producción y reducir los tiempos de

fabricación.

La delimitación geográfica del mercado: El proyecto estará dirigido inicialmente a los

productores de bloque en Zipaquirá, Cogua y Nemocón.

El número de unidades que comprarían al proyecto: al estar el proyecto dirigido al

sector ladrillero en la zona de Zipaquirá Nemocón Y Cogua, se conoce que hay un total de

161 ladrilleras activas de las cuales 145 aún conservan una producción de tipo artesanal o

aun no tecnificada y 16 mecanizadas.

Por cuanto el número de unidades a producir del proyecto seria entre aproximadamente

de 145 unidades inicialmente.

La oferta del producto: En la actualidad no se conoce ninguna empresa encaminada a la

prestación de servicios de automatización de sistemas de secado en la producción de

piezas de arcilla.

El tipo de demanda existente (comparar la oferta y la demanda del producto), al no

tener oferta nuestro producto ni las empresas que quieren adquirir el producto se estaría

hablando de una demanda latente de 145 unidades inicialmente.

Estudio Técnico

Tamaño de la empresa: Pequeña empresa

Localización del proyecto: Cundinamarca, Zipaquirá Nemocón y Cogua

Proceso productivo: Al surgir el proceso de automatización el cliente decidirá su

compra, nuestra empresa se especializará en la instalación de sistemas automatizados

basados o enfocados en la mejora de la producción, por cuanto el proceso productivo solo

se basarían en la compra e instalación de los productos que automatizaran el proceso de

producción del bloque.

Necesidades de maquinaria y equipo:Equipo Cantidad Valor unitario Total

PC Hp 20-b005la, Amd E2 Dual Core, 4gb, 1tb 6 $ 1.275.000 $ 7.650.000

PC portátil HP ProBook 4540s 1 $ 1.792.845 $ 1.792.845

Escritorio para computador Peiguo con silla 6 447.080,29 $ 2.682.482

Archivador Metalico, 4 Gavetas 2 $ 495.000 $ 990.000

JUEGO DESTOR PALA/ESTR. X 10 UN R:69-172 2 $ 147.805 $ 295.610

JUEGO LLAVES MIXTAS DE 1/4" A 1.1/4" 2 $ 5.869.140 $ 11.738.280

JUEGO LLAVES MIXTAS DE 1/4" A 1.1/4" 2 $ 149.000 $ 298.000

MULTIMETRO DIGITAL FLUKE 179 1 $ 3.509.848 $ 3.509.848

JUEGO LLAVES MIXTAS mm-7 A mm-32 /15pz 2 $ 1.069.000 $ 2.138.000

BISTURI RETRACTIL INDUSTRIAL 2 $ 16.702 $ 33.404

MARCO P/SEGUETA PROFESIONAL 2 $ 28.529 $ 57.058

FLEXOMETRO DE 5mts 2 $ 10.707 $ 21.414

RAYADOR PUNTA DE TUNGSTENO P/LAMINA 1 $ 14.500 $ 14.500

CANDADO REF.110-30 marca YALE 1 $ 22.736 $ 22.736

ALICATE MANGO AISLADO DE 8" CRESENT 2 $ 32.987 $ 65.974

LLAVE EXPANSIVA DE 12" 2 $ 27.042 $ 54.084

LIMA PLANA DE 8" 1 $ 9.118 $ 9.118

ESTUCHE LLAVES ALLEN/" X 18 PIEZAS 2 $ 79.764 $ 159.528

CAJA METALICA P/HERRAMIENTA 2 $ 69.252 $ 138.504

HOMBRESOLO DE 10" 2 $ 14.532 $ 29.064

LLAVE DE TUBO DE 12" 2 $ 32.741 $ 65.482

TIJERA PARA CORTA LAMINA 250 mm 2 $ 38.837 $ 77.674

DESTORNILLADOR DE PALA 1/4X6” 2 $ 6.096 $ 12.192

CORTAFRIOS AISLADO STANLEY R:84-009 2 $ 30.319 $ 60.638

CENTRO PUNTO 6" X 5/8" 2 $ 41.296 $ 82.592

CINCEL 1" X 8" PARA LÁMINA 1 $ 55.100 $ 55.100

DESTORNILLADOR TESTER 1 $ 4.345 $ 4.345

DESTORNILLADOR PALA 3/16" X 6" 2 $ 5.072 $ 10.144

MARTILLO DE BOLA 1.1/2 LBS 2 $ 14.686 $ 29.372

ESCUADRA METÁLICA DE 12" 2 $ 31.883 $ 63.766

LIMA REDONDA BASTARDA 10" 2 $ 9.118 $ 18.236

SOFTWARE STEP7 PARA PROGRAMACION S7-300/S7-400 1 10.933.100 $ 10.933.100

PLOMADA DE CENTRO 12 ONZAS 2 $ 24.244 $ 48.488

Arriendo bodega de 600 m2 Zipaquirá 1 5.200.000 $ 5.200.000

Estanteria tipo Mepal 50 178.800 $ 8.940.000

Camioneta Pick-up 1 75.000.000 $ 75.000.000

$ 132.301.578

Necesidades de recurso humano:

Cargo Remuneración mensualGerente $ 1.700.000Comprador $ 1.150.000Vendedor $ 1.150.000Coordinador de Montaje $ 1.150.000Instrumentista $ 1.150.000Auxiliar de Instrumentación $ 780.000Mecánico 1 $ 1.150.000Auxiliar Mecánico $ 780.000Administrador contabilidad y costos $ 1.150.000Almacenista $ 890.000

La obra civil del proyecto ya está incluida dentro del costo del servicio.

Obras civiles e instalaciones locativas:

Se tomara en arriendo una bodega de 600 m2 en la Paz Zipaquirá, de los cuales 36 m2 estarán

destinados a oficinas, los 564 m2 restantes estarán destinados para sitios de almacenamiento

cuando se inicie el montaje del primer proyecto en total se necesitarían un total de 50 estantes

mepal de con una altura de 3 mts de tres niveles.