Horno de camaras - Red Ladrilleras

CONAM
MEMORIA DESCRIPTIVA
CONSULTORIA:
ESTUDIO DE DEFINICION DE TIPO
DE HORNO APROPIADO PARA EL
SECTOR LADRILLERO
Consultores:
Ingº. Celso Suma Quispe
Ingº Julio Gutiérrez Samanez
Ingº. Rodolfo Suma Quispe
Cusco – 2008.

INDICE
RESUMEN
MEMORIA DESCRIPTIVA PARA EL ESTUDIO DE DEFINICIÓN DE TIPO DE HORNO
APROPIADO PARA EL SECTOR LADRILLERO.
1.- OBJETO DEL PROYECTO:
ESTUDIO DE DEFINICIÓN DE TIPO DE HORNO APROPIADO PARA EL SECTOR
LADRILLERO
OBJETIVO
1.1.- INDUSTRIAL.-
1.2.- ECONÓMICO.-
1.3.- LABORAL.-
1.4.- AMBIENTAL.-
2 ANTECEDENTES.
2.1. DIAGNOSTICO DE LOS HORNOS UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA LADRILLERA DE
LA REGIÓN
2.1.1. DESCRIPCIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y FUNCIONAMIENTO
DEL HORNO TRADICIONAL.
2.1.2. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN:
2.1.3. CONSTRUCCIÓN O ALBAÑILERÍA DEL HORNO.
2.1.4. CARACTERISTICAS DE UN HORNO LADRILLERO TRADICIONAL
2.1.5. OPERACIÓN DEL HORNO:
2.1.6. MANTENIMIENTO.
2.2. EVALUACIÓN DE LA EMISIÓN DE GASES TÓXICOS A LA ATMÓSFERA
2.3. PROBLEMAS ENCONTRADOS EN EL FUNCIONAMIENTO DE LOS HORNOS
TRADICIONALES
2.3.1.- COMBUSTIÓN INCOMPLETA DE LOS COMBUSTIBLES EMPLEADOS.
2.3.2.- LA MAYOR PARTE DE LOS HORNOS SON ABIERTOS.
2.3.3.- CALIDAD DEFICIENTE DE LOS PRODUCTOS.
2.3.4.- EXCESIVA GENERACIÓN DE DESPERDICIOS SÓLIDOS.

2.4. EVALUACION TECNICA DE HORNOS
2.4.1. EVALUACION DE TEMPERATURA
2.4.2. BALANCE DE ENERGIA EN HORNOS TRADICIONALES:
2.4.3. BALANCE DE ENERGIA EN HORNOS TRADICIONALES CON
VENTILADOR:
2.4.4. ELABORACIÓN DE ESTRUCTURA DE COSTOS
2.4.5. DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE EQUILIBRIO:
3. ESTUDIO DE HORNOS LADRILLEROS DE BOVEDA EN EL CUSCO
3.1.1. PROBLEMAS
3.2. HORNO SEMI CONTINUO DE VILLA RINCONADA:
3.2.1. CARACTERÍSTICAS:
3.3. SELECCIÓN DEL HORNO APROPIADO PARA LA INDUSTRIA LADRILLERA DE
LA REGIÓN.
3.3.1. HORNOS DE BÓVEDA DE TIRO ASCENDENTE:
3.3.2. HORNOS DE CÁMARAS MÚLTIPLES.-
3.3.3. HORNOS DE BÓVEDA DE TIRO INVERTIDO.-
3.3.4. HORNO JAPONÉS DE BÓVEDA Y TIRO INVERSO.-
3.3.5. HORNO CUSQUEÑO DE BÓVEDA CATENARIA Y TIRO INVERSO.-
3.3.6. HORNO SEMICONTINUO DE CAMARAS.-
3.4. HORNOS CONTÍNUOS
3.4.1. HORNOS DE TÚNEL.-
4. HORNO APROPIADO PARA EL SECTOR LADRILLERO DEL CUSCO
4.1. TAMAÑO Y DIMENSIONAMIENTO DEL HORNO.
4.2. RESUMEN DE LAS CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL HORNO:
4.3. DESCRIPCIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y FUNCIONAMIENTO DEL
HORNO.
4.4. INNOVACIONES PRESENTADAS EN EL HORNO DE CAMARAS MULTIPLES
4.4.1.- HORNO CERRADO CON CÚPULA
4.4.2.- CHIMENEA.

4.4.3.- TIRO INVERSO O DESCENDENTE
4.4.4.- QUEMA ECOLÓGICA.
4.4.5.- AIRE FORZADO CALIENTE
4.4.6.- AISLAMIENTO TÉRMICO
4.4.7.- DISEÑO PARA USO DE COMBUSTIBLES DIVERSOS
4.4.8.- RECUPARACIÓN DE LA ENERGÍA RESIDUAL EN EL HORNO DE
CÁMARAS
4.4.9.- CONTROL TÉCNICO DE LA TEMPERATURA
5. INGENIERÍA DEL DISEÑO
5.1. DESCRIPCIÓN Y CARÁCTERISTICAS DEL HORNO DE CÁMARAS MULTIPLES
5.1.1. CÁMARA DE COCCIÓN.-
5.1.2. CÁMARA DE COMBUSTIÓN.-
5.1.3. DUCTOS DE SUCCIÓN.-
5.1.4. COMPUERTAS DE EVACUACIÓN DE GASES.-
5.1.5. CHIMENEA.-
5.1.6. ORIFICIOS DE ALIMENTACIÓN DE CARBÓN.-
5.1.7. VENTILADOR.-
5.1.8. EQUIPO ALIMENTADOR DE CARBON
5.1.9. PIRÓMETROS.-
5.1.10. QUEMADOR AUXILIAR.-
5.1.11. PLACAS DE REGISTRO.-
5.2. CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS O DE ALBAÑILERÍA DEL HORNO:
5.2.1. CIMIENTOS.-
5.2.2. SOBRE CIMIENTOS:
5.2.3. PAREDES:
5.2.4. BÓVEDA:
5.2.5. REVOQUE DE PAREDES:
5.2.6. DUCTOS DE SUCCIÓN:

5.2.7. CHIMENEA:
5.2.8. CÁMARA DE COMBUSTIÓN:
5.2.9. COMPUERTAS O DUCTOS INTERCÁMARAS:
5.2.10. ORIFICIOS DE ALIMENTACIÓN DE CARBÓN:
5.2.11. TENSORES METÁLICOS:
5.3. EVALUACION TECNICA Y ECONOMICA DEL HORNO DE CAMARAS
5.3.1. BALANCE DE ENERGÍA:
5.3.2. CONSUMO Y COSTO DE COMBUSTIBLE
5.3.3. ESTRUCTURA DE COSTOS:
5.3.4. DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE EQUILIBRIO:
5.3.5. COMPARACION TECNICA Y ECONOMICA ENTRE HORNOS
TRADICIONALES Y DE CAMARAS
5.3.6. EVALUACIÓN TÉCNICA DEL HORNO EN EL PROCESO DE QUEMA.
6. PLANIMETRIA
ANEXO
ANEXO 1. CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS.
ANEXO 2. BALANCE ENERGIA
ANEXO 3.
ANEXO 4

INTRODUCCION
La presente consultoría: “Estudio de definición de tipo de horno apropiado para
el sector ladrillero”, licitado por el Programa Regional de Aire Limpio (PRAL) y el
Consejo Nacional de Medio Ambiente (CONAM) para la fundación SWISS CONTACT y
la Agencia Suiza para el Desarrollo y Cooperación (COSUDE), es producto de ardua
labor de los consultores para elaborar un producto que satisfaga las exigencias del
documento: Terminos de Referencia en cuyo acápite II expresa lo siguiente:
II. Objetivo y resultados
Objetivo general:
Desarrollar un proyecto definitivo del tipo de horno apropiado para sector ladrillero del
Cusco.
Objetivo Especifico.
Definir el tipo de horno a aplicarse en el sector ladrillero de la ciudad del cusco bajo los
siguientes parámetros:
- La mayor eficiencia térmica medida en base a un ladrillo sólido de 24x11.5x8 cm.
- Capacidad para utilizar combustibles como el carbón mineral y de mayor eficiencia
térmica, con posibilidad al reconversión al gas natural.
- Sistema de instrumentos y control del horno.
- Posibilidad de producir variedades de productos (ladrillos y tejas).
- El diseño debe utilizar una tecnología intermedia, adecuada a la zona de aplicación.
- Facilitar los criterios de asociatividad empresarial.
Resultados:
Contar con un documento técnico definitivo a escala y que cuente con:
- Memoria descriptiva.
- Planos.
- Costos y presupuestos.
- Manual de operación.
- Conclusiones y Recomendaciones.
Con estos fines técnicos y económicos, con fuerte énfasis en el tema del
cuidado del ambiente y la salud de productores, usuarios y ciudadanos, ponemos a
consideración de los señores directivos del CONAM el diseño de un horno de
tecnología intermedia denominado:

Horno semicontinuo de cámaras múltiples, el mismo que ha sido
seleccionado a partir de un exhaustivo estudio técnico y económico, comparativo entre
los hornos tradicionales, de tiro abierto y con ventiladores, y los modernos hornos
intermitentes, semicontinuos y continuos; sin soslayar la experiencia de nuestros
propios productores quienes nos facilitaron, generosamente, sus alcances, datos
técnicos e innovaciones en las visitas que realizamos a sus centros de labor y en los
tres talleres de trabajo en los que presentamos el proyecto en su fase de gestión y de
diseño.
Finalmente, agradecemos la oportunidad que se nos dio para acometer un
trabajo que es un aporte tecnológico palmario al desarrollo de la Región y que
contribuye con la limpieza del aire en el contexto de la nueva corriente de protección
del medio ambiente global.
Cusco, enero del 2008.
Los consultores.

RESUMEN
1. Nombre de la Consultoría: Estudio de definición de Tipo de Horno
Apropiado para sector ladrillero.
2. Términos de referencia:
Contar con un documento técnico definitivo a escala y que cuente con:
- Memoria descriptiva.
- Planos.
- Costos y presupuestos.
- Manual de operación.
- Conclusiones y Recomendaciones.
3. Se han estudiado los siguientes tipos de Horno: de tiro abierto, de tiro
directo con cúpula, de tiro inverso descendente con cúpula; horno catenario
de tiro inverso con vagoneta removible, hornos semicontinuos de cámaras,
hornos continuos tipo Hoffman y túnel.
4. Se seleccionó el Horno de tipo semicontinuo de cuatro cámaras múltiples en
atención a las siguientes cualidades:
Capacidad de producción de 120 mil ladrillos mensuales en 6 ciclos de
quema de 20 mil ladrillos a 5 000 ladrillos por cámara.
Eficiencia térmica de 27 % sobre la eficiencia de hornos ladrilleros comunes.
Rentabilidad del 20 % sobre la producida operando hornos ladrilleros
tradicionales.
5. El presupuesto de construcción del Horno arroja la suma de 28673.00
Nuevos Soles, distribuidos en materiales e insumos (9473.00); mano de obra
(10500.00); Equipos y accesorios (8600.00).
6. El expediente contiene la planimetría total del horno en 10 láminas
procesadas en formato autocad con la distribución de planta, techos,
elevaciones frontales, posteriores y laterales; cortes longitudinales y
transversales; cimientos, sobrecimientos y zapatas; asi como isometrías,
detalles y especificaciones técnicas.
Finalmente, acompañan al expediente el manual de operaciones y seguridad
del horno, costos y presupuestos, anexos con los cálculos técnicos de
ingeniería y procesos correspondientes.

MEMORIA DESCRIPTIVA PARA EL ESTUDIO DE DEFINICIÓN DE TIPO DE
HORNO APROPIADO PARA EL SECTOR LADRILLERO.
1.- OBJETO DEL PROYECTO:
ESTUDIO DE DEFINICIÓN DE TIPO DE HORNO APROPIADO PARA EL SECTOR
LADRILLERO
OBJETIVO
• Diseñar un horno ladrillero de tecnología intermedia que logre cocciones
uniformes, sea térmicamente eficiente, reduzca la contaminación
ambiental y pueda ser fácilmente manejable
1.1.- INDUSTRIAL.-
Proponer un diseño de un horno de tecnología intermedia que represente un paso
en la modernización tecnológica del sector.
1.2.- ECONÓMICO.-
El proyecto debe reducir los costos de fabricación, costos de quema, costos por
uso de combustible.
1.3.- LABORAL.-
El proyecto debe mejorar las condiciones de trabajo de los involucrados en la
producción de ladrillos, introduciendo estandarización de la producción y uso de
normas de higiene y seguridad para el trabajo.
1.4.- AMBIENTAL.-
El proyecto busca reducir ostensiblemente la emisión de gases contaminantes a
la atmósfera, por medio de un sistema de quemado óptimo de los combustibles,
para contribuir con la preservación del aire limpio de la región.

2 ANTECEDENTES.
2.1. DIAGNOSTICO DE LOS HORNOS UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA
LADRILLERA DE LA REGIÓN
Según las indagaciones históricas que hemos realizado el tipo de hornos usado
en la actualidad por los ladrilleros de la región, corresponde, todavía, a diseños
de hornos cerámicos romanos que datan de dos mil años de antigüedad.
2.1.1. Descripción de las características físicas y funcionamiento del horno
tradicional.
Los hornos utilizados actualmente en el sector ladrillero del distrito de
San Jerónimo, poseen básicamente dos formatos geométricos y estos
son:
Cilíndricos y los cúbicos de base rectangular.
Sus capacidades de carga oscilan entre 7 000 a 10 000 ladrillos
artesanales o mecanizados de 18 huecos, y de 4 000 a 8 000 tejas. Estos
hornos se caracterizan por tener dos cámaras una de combustión que se
encuentra en la parte inferior cuya altura máxima es de 1 m.
aproximadamente y seguida de otra cámara que es la de cocción cuya
altura varía de 2 a 3 m. Existe una parrilla que divide ambas cámaras y
sirve como base para cargar los productos a quemarse.
La cámara de cocción tiene generalmente una compuerta de carga y
descarga cuyas dimensiones varía entre 0,80 a 1,0 m a 1,20 a 1,50 m.
de altura.
Las compuerta de la cámara de combustión tiene una forma de bóveda
catenaria, por donde se suministra el combustible (aserrín, cáscara de
café, ramas de eucalipto, etc.)
2.1.2. Materiales de Construcción:
Los materiales de construcción utilizados en la construcción de los hornos
son:
Piedras,
Ladrillos,
Adobes,

Mortero de barro o arcilla,
Palos de eucalipto
Calaminas.
2.1.3. Construcción o albañilería del horno.
En el cuadro siguiente se muestra las características y los materiales
utilizados en la construcción del horno.
2.1.4. CARACTERISTICAS DE UN HORNO LADRILLERO TRADICIONAL
Adicionalmente los hornos cuentan con machones de adobes cada dos
metros aproximadamente que protegen las paredes laterales del horno,
sobre todo aquellos que no están protegidos incrustados en las laderas.
Se debe destacar que no se utiliza materiales refractarios y refractarios
aislantes térmicos, en la construcción de los hornos.
2.1.5. OPERACIÓN DEL HORNO:
La operación del horno consta de las siguientes acciones:
1.- Se carga los materiales a quemarse, dejando espacios vacíos por
donde pueda fluir el fuego y los gases de combustión. Algunos
productores en las últimas capas de la carga incluyen carbón mineral
con el objeto de uniformizar la temperatura de cocción de los productos.
2.- Haciendo uso de leña (bolillos o rajas de eucalipto), se enciende
lentamente por un lapso de 4 horas aproximadamente, hasta completar
el secado de los productos a cochurarse o coccionarse.
Luego se continúa con la quema utilizando como combustibles aserrín,
cáscara de café, ramas de eucalipto por un lapso estimado de 14 a 18
horas hasta completar la cocción de los productos.

Una vez que se a completado la cocción se sella la parte superior del
horno con las cenizas extraídas de la cámara de combustión, aserrín,
productos malogrados, etc. Como también la compuerta de la cámara
de combustión con ladrillos y sellando con mortero de arcilla, para
evitar un enfriamiento brusco y pueda malograr los productos
coccionados.
3.- Se deja enfriar durante 48 horas aproximadamente, luego de este
tiempo se puede descargar los productos, observándose una pérdida
de aproximadamente del 20 %. De los productos cargados por
enconchamiento y rajaduras.
2.1.6. MANTENIMIENTO.
Los trabajos rutinarios de mantenimiento mas frecuentes en el horno son:
a) En el revoque en el interior de la cámara de cocción por que estos se
agrietan frecuentemente como consecuencia de la dilatación que sufre
las paredes del horno.
b) En la bóveda de la cámara de cocción puesto que algunos ladrillos que lo
conforman tienden a fusionarse, con lo cual corre riesgo la parrilla de
carga, por lo que es necesario sustituir estas para garantizar su
estabilidad.
Evaluación de las características técnicas del horno en el proceso de
quema
Los hornos utilizados en la industria ladrillera del sector de San Jerónimo,
técnicamente denominados “Hornos de tiro ascendente y natural”, nos
muestra las siguientes características técnicas durante su operación:
a) El horno no puede quemar completamente el combustible, es decir no
hay combustión completa por falta de oxígeno pese a tener la cámara de
combustión alta, originado por la falta de chimenea que mejoraría el tiro
en el horno y una consecuencia directa de ello es que no aprovecha
eficientemente el combustible.
b) El horno al carecer de bóveda y de aislamiento térmico especialmente en
la cámara de cocción, hace que disipe calor al medio ambiente, de esta
manera se debe quemar más combustible de lo requerido y se
incrementa el tiempo de operación.
c) En la cámara de cocción no hay una distribución uniforme de
temperatura, existiendo una gradiente apreciable, es así que en la parte
inferior de la cámara de cocción es más alta inclusive llegan fusionarse
los productos lo que indica que ha alcanzado temperaturas superiores a
1 000 ºC y en la parte superior de la cámara todavía los productos no
han completado la cocción, lo que indica que no han superado los 800
ºC. Hoy en día algunos van solucionando el problema adicionando
carbón mineral en la parte superior del horno.

d) Los productos coccionados no tienen una calidad homogénea y que
difícilmente podría pasar los estándares de calidad si esta se sometiera
a evaluación.
e) La eficiencia térmica del horno es inferior al 20 %, es decir, que
solamente aprovecha el 20 % de la energía suministrada para coccionar
los productos mientras que, el 80%, se disipa por la parte superior del
horno y por las paredes de la cámara de cocción.
2.2. EVALUACIÓN DE LA EMISIÓN DE GASES TÓXICOS A LA ATMÓSFERA
Por el diseño de los hornos con el que vienen laborando los industriales de
ladrillos y tejas en San Jerónimo, Presentan un problema crucial el cual es, la
combustión incompleta de los combustibles suministrados por falta de oxígeno,
pese a tener la cámara de combustión un volumen considerable, esto es originado
por la ausencia de tiro en el horno (ausencia de chimeneas). La existencia de un
buen tiraje es muy importante por que permite una buena circulación de oxígeno
en el interior del horno con lo que se obtiene una buena combustión (quemar
completamente el combustible). Esta deficiencia origina que los hornos sean
fuentes de contaminación ambiental, que a continuación enumeramos:
a) Emisión de gases contaminantes, que ocurre durante la operación del horno,
debido a la combustión incompleta de los combustibles utilizados y como
consecuencia de ello, se lanza a la atmósfera grandes cantidades de gases
tóxicos de CO, NO, SO 2 , CO 2 etc. que contaminan el aire de zona circundante
a la ciudad del Cusco, generan riesgo de precipitación de lluvias ácidas que
afectan a la actividad agrícola regional y que, además, son contribuyentes
potenciales del efecto invernadero que actualmente vienen destruyendo la capa
de ozono, poniendo en peligro la sostenibilidad de la vida y afectando al
comportamiento del clima global.
b) Presencia de Sustancias Particuladas, estas se originan, principalmente, en la
descarga de los productos cocidos en los hornos, operación en la que se
observa la presencia de abundante subproductos de la cocción, cenizas que
queda después de la combustión de los combustibles sólidos (ramas de
eucalipto, aserrín y carbón mineral, llantas de jebe y desperdicios plásticos ). La
presencia de estos materiales afecta a la salud integral de la población aledaña,
generando condiciones para males bronco-respiratorios, silicosis, conjuntivitis
crónica y hasta enfermedades malignas.
c) Inadecuado Manejo de Residuos Sólidos, No se tiene lugares especialmente
acondicionados para depositar los residuos sólidos de cenizas así como
también ladrillos y tejas rotas. Tampoco hay programas para el reciclaje de
estos materiales que pueden ser usados como abonos, en el caso de las
cenizas y como insumos anti-plásticos de la misma industria cerámica en el
caso de tajas y ladrillos rotos.

En la tabla 2. Se muestra los valores de emisión de gases contaminantes en
la cuenca del valle del Cusco. Realizado el 2 004, por el programa “A limpiar el
Aire” Cusco.
Tabla Nº 2. Nivel de Emisiones para Cuenca Atmosférica del Cusco (Ton/año)
2.3. PROBLEMAS ENCONTRADOS EN EL FUNCIONAMIENTO DE LOS HORNOS
TRADICIONALES
2.3.1.- Combustión incompleta de los combustibles empleados.
La buena combustión se realiza por un equilibrio entre la cantidad de
combustible y la cantidad de oxígeno del aire necesario para esta reacción
química. Su deficiencia trae consigo la emisión de gases tóxicos como el
monóxido de carbono, anhídrido carbónico y gases sulfurosos junto con
humo negro o carbón particulado, con lo que se poluye la atmósfera y se
contribuye con el calentamiento global y la destrucción de nuestro
ecosistema
Como resultado de esta quema deficiente, se requiere gastar más
combustible que el requerido pues la eficiencia térmica es muy baja, lo que
redunda en el alto costo de las quemas con el consiguiente encarecimiento
de los procesos de producción.
2.3.2.- La mayor parte de los hornos son abiertos.
Este hecho hace que la gradiente térmica o la diferencia de temperaturas
entre la base y parte alta de la carga en la cámara de cocción sea muy
grande por lo que las quemas son deficitarias, pudiendo fundirse la carga
cercana a las llamas del hogar y quedar casi cruda la carga colocada en la
parte más alta. Además los hornos abiertos pierden la mayor parte de la
energía térmica producida por el combustible, reduciéndose la eficiencia
térmica de este en la cocción de la carga.

2.3.3.- Calidad deficiente de los productos.
Como consecuencia de las quemas deficientes se ofertan productos de
calidad dudable, pues la mezcla cerámica no llega a la quema completa o
a la “sinterización”, quedando con un alto nivel de porosidad, baja
resistencia al golpe, cizallamiento, abrasión y tracción. Sin contar la
presencia de gránulos calcáreos o “caliche” que al quemarse generan
nódulos de cal que por higroscopía rompen las estructuras de los ladrillos.
2.3.4.- Excesiva generación de desperdicios sólidos.
La industria ladrillera artesanal del sector de San Jerónimo genera en su
actividad una gran cantidad de desperdicios sólidos como ladrillos y tejas
rotas, fundidas o mal quemadas que modifican el entorno dando una
impresión de abandono desorden. Estos materiales deben ser
reprocesados, molidos y reciclados como materiales antiplásticos
componentes de las pastas arcillosas, con esta operación se eliminaría la
polución por excretas sólidas y se daría un valor agregado a estos
desechos. Algunos señores ladrilleros ya están reciclando estos
materiales.

2.4. EVALUACION TECNICA DE HORNOS
2.4.1. EVALUACION DE TEMPERATURA
En la figura siguiente se muestra la distribución de temperaturas en la
cámara de cocción, hornos tradicionales muy utilizados en la región, en un
muestreo de 15 hornos los resultados son los siguientes:
Temperatura en la puerta del hogar o cámara de combustión es 350
ºC y a un metro de la puerta 125 ºC.
En la superficie de la parrilla es de 820 ºC.
Temperatura en la parte superior de la carga oscila entre 430 y 500 ºC.
Temperatura de la pared externa del horno es 30 ºC.
De esta distribución de temperatura podemos deducir lo siguiente:
El horno pierde energía por la puerta de la cámara de combustión por
que, estas son muy grandes, afectando la salud de los operarios
horneros.
En la base de la carga es el único lugar de temperatura en el cual
puede coccionarse adecuadamente los productos de arcilla, por que
esta, se encuentra cerca al punto de sinterización de la arcilla,
obteniéndose productos de arcilla cocida irreversibles a la acción de la
humedad .
En la parte superior se ve que la temperatura no ha superado los 550
ºC. lo que significa estos productos están crudos y todavía no han
adquirido las propiedades de un producto cerámico y es atacado con
relativa facilidad por la humedad del ambiente. También nos muestra la
existencia de una gradiente de temperatura muy grande de
aproximadamente de 320 ºC. entre la parte inferior y superior de la
carga, que debe ser eliminado prontamente.
Finalmente el adobe nos muestra ser un material con buenas
características de aislamiento térmico, puesto que no permite la
disipación de calor a través de él.

2.4.2. BALANCE DE ENERGIA EN HORNOS TRADICIONALES:
Base de cálculo: 10 millares de ladrillos artesanales.
Masa de ladrillo seco: 3,5 Kg.
Humedad : 14 %.
Eficiencia térmica : 18 %
Se puede observar que gran parte de la energía proporcionada por los
combustibles se pierde a través del techo y las paredes especialmente.
Consumo y Costos de Combustibles
El consumo de carbón mineral recién se está incorporando como
combustible para quemar productos de arcilla, mejorando paulatinamente
la calidad de estos.
2.4.3. BALANCE DE ENERGIA EN HORNOS TRADICIONALES CON
VENTILADOR:
Base de cálculo: 3 ,0 millares de ladrillos tipo pandereta,
Masa del ladrillo seco: 3,50 Kg.
Humedad: 14 %.
Resumen del Balance de Energía
Eficiencia térmica: 25%
La tabla nos muestra que sólo con incorporar un ventilado para forzar el aire
de combustión, mejora su eficiencia térmica, es decir, esta aprovechando
mejor el combustible por que se está quemando completamente el poder de
los combustibles.

Consumo y Precios de Combustible
La incorporación de un ventilador, implica el uso de energía eléctrica cuyo
costo no es muy significativo como se puede apreciar en la tabla anterior.
2.4.4. ELABORACIÓN DE ESTRUCTURA DE COSTOS
Se muestra en la tabla siguiente:
ESTRUCTURA DE COSTOS PARA LA FABRICACION DE1000
LADRILLOS ARTESANALES EN HORNOS TRADICIONALES

2.4.5. DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE EQUILIBRIO:
Base de cálculo: 1000 ladrillos artesanales.
Costo fijo (CF) : 109,75
Costo variable (CV): 127,30
Costo total (CT): 236,80
Ingreso por ventas (V): 300
Punto de Equilibrio: 673 Unidades.
Una unidad productiva pequeña cubre sus costos de producción, con sólo
vender 673 ladrillos, y el resto de ingresos viene a ser sus utilidades que
últimamente se viene incrementado por la mejora de precios en el
mercado.
3. ESTUDIO DE HORNOS LADRILLEROS DE BOVEDA EN EL CUSCO
Descripción de hornos de tecnología intermedia, usados en la industria ladrillera.
En las visitas de campo, los consultores encontramos una serie de innovaciones
realizadas por los propios ladrilleros, innovaciones, en algunos casos ya
socializadas o compartidas, mientras que otras no eran compartidas y se
encontraban sólo en posesión de sus creadores o implementadores.
Los casos más importantes de tecnología intermedia encontrados son:
Un horno de bóveda, chimenea y tiro invertido de 2.5 m de ancho y 5. de longitud
por 2.5m de altura. La chimenea apenas tiene 5m de altura. El horno funcionó con
diez quemadores de aceite quemado pero fue abandonado por no presentar
eficiencia en la quema, lo que se pudo haber subsanado.
Una serie de hornos abovedados de tiro directo hemos encontrado en la granja
K’ayra, de propiedad de la Universidad Nacional San Antonio Abad del Cusco en
convenio con una entidad privada. Al parecer estos hornos no fueron usados luego
de su construcción, tienen una planta interior de 2.5 x 5 m y una altura de 3 m.

3.1. HORNO CERRADO UVINACHAYOC:
- Horno cerrado con tiro inverso
- Capacidad para 15 000 ladrillos
- Combustible utilizado aceite sucio
- 12 Quemadores
- Chimenea de 5 m de altura
3.1.1. PROBLEMAS
- Altura de chimenea muy baja no existe suficiente succión de aire por
consiguiente deficiente Combustión.
- Quemadores muy pequeños y los deflectores son muy altos.
- La alimentación del combustible sin filtrar provoca el atoramiento de
los quemadores dificultando una buena quema.
- Los ductos de evacuación de los gases no están bien distribuidos
dificultando la circulación de aire.

Por la zona de Villa Rinconada, opera una fábrica que usa una especie
de horno Hoffman, muy modificado, sin cúpula, las cámaras de cocción
son como calles cerradas, en las que se coloca la carga por lotes
separados se cierra con tapias de adobes y ladrillos; con planchas de
metal (cilindros aplanados) cierran el techo de los compartimientos y
queman con carbón granulado suministrado por alimentadores desde la
parte alta. Un sistema de ventilación mueve y dirige las llamas y gases de
combustión hacia una chimenea de aproximadamente 15 metros.
Otras innovaciones encontradas son: El uso de ventiladores para dar
más eficiencia a la quema de combustibles sólidos (aserrín, leña y
ramas), el aire entra frío y probablemente genera rajaduras en la carga.
Para superar el problema de la gradiente térmica en los hornos de tiro
directo ahora se ha introducido el uso de briquetas de carbón colocadas
en la parte alta, entre la carga.
3.2. HORNO SEMI CONTINUO DE VILLA RINCONADA:
3.2.1. Características:
- Horno abierto de 30 m de longitud de cámara.
- Capacidad de carga de 100 a 150 millares de ladrillos por ciclo de
quema.
- Ciclo de que 15 días.
- Flujo de aire y gases de combustión invertido (tiro invertido).
- Combustible utilizado carbón mineral mezclado con aserrín.
- Se construyen bóvedas provisionales para cada ciclo de quema.
- Utiliza un ventilador d e 20 HP y tiene una chimenea de 12 a 15 m de
altura y 0,60 m de diámetro.
- Utilizado en unidades de alta producción.
- Ciclo de quema largo que afecta al stock de productos
3.3. SELECCIÓN DEL HORNO APROPIADO PARA LA INDUSTRIA LADRILLERA
DE LA REGIÓN.
Para realizar la selección de un horno apropiado para la industria ladrillera, los
consultores, evaluaron varios tipos de hornos avanzados, como los que siguen:

3.3.1. Hornos de bóveda de tiro ascendente:
Estos hornos fueron desarrolladas por los años de 1 550 a 1 650 ºC. Es
más eficiente que los anteriores, la combustión se desarrolla en la
cámara de combustión y el calor fluye de abajo hacia arriba atravesando
la carga para desfogar los gases de combustión por la chimenea que se
encuentra encima de la bóveda del horno. El inconveniente de estos
hornos es que la cámara de combustión tiene mayor temperatura en la
parte inferior de la cámara de cocción y mas fría en la parte superior, lo
que no garantiza una buena cocción de los productos.
3.3.2. Hornos de Cámaras Múltiples.-
Estos tienen como su antecesor a los hornos tubulares que los
ceramistas Japoneses lo mejoraron construyendo hornos de cámara
continua. Consiste este horno en una serie de cámaras individuales pero
conectadas entre si, y comparten el mismo cañón de chimenea. Existe
hasta de 20 cámaras en algunos casos, son hornos de alta producción.
Su funcionamiento es muy sencillo, el encendido se inicia en la primera
cámara haciendo pasar el calor residual de los gases de combustión a
las siguientes cámaras para precalentar y completar el secado de los
productos cargados, cuando la primera cámara ha alcanzado la
temperatura de cocción, la segunda cámara estará entre los 300 a 400
ºC., para cuando esto suceda se inicia la combustión en la segunda
cámara y la tercera cámara aprovechará el calor residual de la segunda
cámara así sucesivamente hasta completar la serie, cabe indicar que
cada cámara tiene su compuerta para la combustión. Estos hornos muy
eficientes puesto que reducen enormemente el tiempo de operación,
como también los costos de operación.

3.3.3. Hornos de Bóveda de tiro Invertido.-
En Europa, por el año de 1 750, por la necesidad de mejorar la calidad de
los productos se desarrolló el horno de tiro invertido, cuya característica
es que la chimenea se encuentra en el piso del horno, el fuego sigue
hacia arriba para luego ser succionado por la chimenea atravesando la
carga de arriba hacia abajo, con lo que consigue una cocción homogénea
de los productos, puesto que existe una distribución de temperatura
uniforme en la cámara de cocción. Estos hornos pueden tener formatos
cilíndricos y cúbicos, cuyos volúmenes variables tiene mucha aplicación
en la industria cerámica incluyendo la industria ladrillera de producción
pequeña y mediana.

3.3.4. HORNO JAPONÉS DE BÓVEDA Y TIRO INVERSO.-
Se trata de un horno construido para alta temperatura 1350°C. Uno de los
consultores participó en su construcción, en Nagoya Japón. 1994.
Trayendo esta tecnología para la construcción de hornos al país.
3.3.5. HORNO CUSQUEÑO DE BÓVEDA CATENARIA Y TIRO INVERSO.-
Horno construido en el taller Inca en un curso de transferencia de
tecnología del SENATI en 1995. El horno posee una vagoneta para

facilitar la carga y descarga. En este horno se quemó porcelana de uso
químico y ladrillos refractarios aislantes a 1300°C. La ceramista japonesa
Hideko Iwakuni elogió este horno construido bajos las condiciones de
3400 msnm. Y en los andes peruanos en su libro “Reciban el canto de los
barros”, publicado en el Japón en el año 2004.
3.3.6. HORNO SEMICONTINUO DE CAMARAS.-
Este tipo de horno reúne las características de los hornos continuos y los
intermitentes, y optimiza el uso de la energía que se perdería en el
calentamiento de las cámaras subsiguientes. Además cuenta con
vagonetas de carga para facilitar la carga y descargas.

VISTA Y ESQUEMA DEL HORNO INDUSTRIAL DE CÁMARAS, TIPO
SEMICONTINUO

3.4. HORNOS CONTÍNUOS
Son hornos que se caracterizan por operar las 24 horas del día y los 365 días al
año. Son hornos utilizados en centros gran producción y cuyo costo de
implementación también son levados. Dentro de estos hornos tenemos los
siguientes:
3.4.1. Hornos de Túnel.-
Estos hornos se caracterizan por que el producto a coccionarse se
desplaza continuamente en vagonetas o rodillos a través de una galería
muy larga aproximadamente de 100 metros de longitud y divididos en
tres sectores, precalentamiento, cocción y enfriamiento. Los productos se
desplazan del sector de precalentamiento hacia la zona de cocción,
siguiendo un programa de cocción con parámetros ya definidos para
cada tipo de pasta. Obteniéndose productos de alta calidad. El aire
circula en sentido contrario al desplazamiento de la carga, generando un
ahorro en el consumo de combustible en las etapas de precalentamiento
y secado. Estos son hornos de alta productividad pues su capacidad
oscila desde 15 a 90 metros cúbicos por día.
La economía del horno túnel estriba en que se recupera el calor de los
gases de combustión para calentar la carga que entra y utilizando el
calor de los ladrillos que se enfrían para precalentar el aire de la
combustión o en algunos casos, para secar ladrillos.
Ventajas:
Hornos para procesos de producción continua y de volúmenes
grandes.
Carga y descarga sencilla.
Ahorro de combustible y alta eficiencia térmica.
Desventajas:
Alto costo inicial para su construcción,
Alto costo de mantenimiento de los accesorios del horno.
Trabaja solo con cargas con formato uniforme.

ESQUEMA DEL HORNO ANULAR HOFFMAN
ESQUEMA DEL HORNO TÚNEL

4. HORNO APROPIADO PARA EL SECTOR LADRILLERO DEL CUSCO
4.1. TAMAÑO Y DIMENSIONAMIENTO DEL HORNO.
La producción de Ladrillos en San Jerónimo esta dividida en dos segmentos.
- Unidades de producción mediana de 200 millares aproximadamente haciendo
uso de tecnología intermedia.
- Unidades de producción pequeña de 20 a 40 millares mensuales, haciendo
uso de tecnología artesanal.
- Promediando la producción de ambos segmentos, tenemos una producción
mensual de 120 millares de ladrillos.
- Por estas consideraciones, se propone construir un horno con una capacidad
de quema de 120 millares de quema por mes, con una frecuencia de seis
quemas, es decir 20 millares por ciclo de quema.
- Las dimensiones del horno para este volumen serían muy grandes, así como
su operación sería más dificultosa, por lo que se optó por distribuir esta carga,
en compartimientos más pequeños.
- El horno que cumple estas características es el horno de cámaras, que se
presta para una operación semicontinua, quemando volúmenes reducidos por
ciclo, alcanza a la producción promedio mensual requerida por sector
ladrillero de San Jerónimo.
- El volumen a quemarse por mes será de 120 millares de ladrillos, dividimos en
seis ciclos por mes y en cada ciclo se quemará veinte millares, siendo el
volumen óptimo de producto a quemarse de cinco millares por cámara.
- Por las razones indicadas anteriormente se propone construir un horno de 4
cámaras cada una de ellas con una capacidad de carga de cinco millares. Con
lo que se puede satisfacer a los dos segmentos de productores que existen en
San Jerónimo.
4.2. RESUMEN DE LAS CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL HORNO:
El horno propuesto consta de cuatro cámaras contiguas comunicadas entre si por
ductos, con una capacidad de carga de 5 millares de ladrillos artesanales y con
una producción global de 20 millares de ladrillos artesanales por ciclo de quema,
cada ciclo tiene una duración aproximada de 30 días. La producción aproximada
mensual de este horno es de 120 millares de ladrillos artesanales o similares en 6
ciclos de quema por mes.
A continuación se detalla las especificaciones técnicas del horno:
Área del terreno : 80 metros cuadrados
Volumen de producción por ciclo de quema : 20 millares de ladrillos
Volumen de carga : 12 m3 por cámara
Temperatura máxima : Hasta 1 000 ºC.
Temperatura de trabajo : 900 ºC.
Tiempo de operación : 30 horas
Consumo de energía : 11 645 054 Kcal.
Consumo de energía por hora : 388 168 Kcal.
Flujo de aire por hora :

Área de combustión : 1,15 m cuadrados/
Cámara
Número de alimentadores por cámara : 08 unidades.
Área transversal de loa alimentadores : 0,064 m cuadrados
Área de Compuerta de evacuación de gases : 0,49 m Cuadrados
Longitud de ductos de evacuación : 25 m.
Altura de Chimenea : 12 m.
Diámetro de Chimenea : 0,80 m
4.3. DESCRIPCIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y FUNCIONAMIENTO
DEL HORNO.

4.4. INNOVACIONES PRESENTADAS EN EL HORNO DE CAMARAS MULTIPLES
Las innovaciones técnicas más resaltantes que presenta el horno seleccionado
son los siguientes:
Los objetivos de la innovación tecnológica son:
1.- Mejorar la rentabilidad,
2.- Aumentar los beneficios y
3.- Reducir la contaminación
4.4.1.- Horno cerrado con cúpula
El horno va contar con cuatro cámaras de techo de bóveda construido
con ladrillos porosos. El cual evitará la fuga de calor hacia el exterior con
lo que se ahorrará el consumo de combustible como también que se
consiga una temperatura constante en la cámara de cocción con lo que
se garantiza la calidad homogénea de los productos quemados
4.4.2.- Chimenea.
Es un elemento muy importante del horno puesto que nos permite que
exista una buena circulación de aire y gases en el horno, lo que permite
una buena combustión del combustible suministrado al horno, con lo que
se logra evitar la emisión de gases contaminantes a la atmósfera
especialmente el CO. Finalmente este hecho redunda una vez más en el
mejor aprovechamiento del poder calorífico del combustible.
4.4.3.- TIRO INVERSO O DESCENDENTE
El sentido de las llamas es inverso, de arriba para abajo. Las llamas son
succionadas por el tiro que ejerce la chimenea
4.4.4.- QUEMA ECOLÓGICA.
Para garantizar una quema limpia el horno contará con un quemador
auxiliar en la bese de la chimenea, para completar la combustión del

monóxido de carbono residual, especialmente en la etapa inicial de
operación del horno.
4.4.5.- AIRE FORZADO CALIENTE
Con la finalidad de conseguir una combustión eficiente del combustible
(carbón mineral), se va a suministrar aire precalentado a la cámara de
combustión del horno, con lo que se garantiza un buen performance del
carbón, puesto que este se va a quemar en un sistema de lecho
fluidizado.
4.4.6.- AISLAMIENTO TÉRMICO
Las cámaras de cocción del horno se va a revocar con mortero aislante
con la que se evitará la pérdida de calor a través de las paredes del
horno, con el consiguiente ahorro en el consumo de combustible.

4.4.7.- DISEÑO PARA USO DE COMBUSTIBLES DIVERSOS
La cámara de combustión del horno estará acondicionado para quemar
combustibles sólidos (laña, aserrín, carbón mineral); combustibles
líquidos (kerosen, petróleo) y gas natural, recurso con que cuenta nuestra
región y hasta la fecha no viene gozando de sus beneficios. Con
solamente modificar el parapeto o deflector existente en el hogar del
horno.
4.4.8.- RECUPARACIÓN DE LA ENERGÍA RESIDUAL EN EL HORNO DE
CÁMARAS
El calor residual proveniente de la quema de las cámaras anteriores del
horno, son aprovechados por las cámaras contiguas al atravesar por
unos ductos de succión alcanzando temperaturas que oscilan entre 400 a
450 ºC. Con lo que se consigue un precalentamiento y secado de los
productos cargados en esta cámara ahorrando tiempo y energía en esta
etapa inicial de la quema, que es la más difícil donde generalmente se

origina las pérdidas del producto por rajaduras y desconchamiento por un
secado muy rápido.
4.4.9.- CONTROL TÉCNICO DE LA TEMPERATURA
Para un mejor control de la temperatura y para introducir la tecnología
moderna se usará termocuplas y pirómetros portátiles digitales, así como
el control por conos Orton.
En conclusión todas estas características innovadoras se integran en el
tipo de horno denominado de cámaras, en el cual a través de un análisis
beneficio costo, sustentado en los balances de energía comparados, entre
los hornos en uso actuales de tiro directo y abiertos, han dado una
diferencia de 36% (es decir 55% – 19%) en cuanto a la variable de
ingeniería, más importante que es la eficiencia térmica.
Por lo tanto el horno seleccionado como el más apropiado para la
industria ladrillera del Cusco, y que cumple con las características de ser
de tecnología intermedia, reducir la emanación de gases tóxicos y de fácil
operación es el HORNO DE CÁMARAS MÚLTIPLES.

5. INGENIERÍA DEL DISEÑO
5.1. DESCRIPCIÓN Y CARÁCTERISTICAS DEL HORNO DE CÁMARAS
MULTIPLES
El horno consta de cuatro cámaras cada una con una capacidad de carga de
cinco millares de ladrillos artesanales, es decir, veinte millares de ladrillos
artesanales por ciclo de quema y sus partes fundamentales son:
a) Cámaras de cocción,
b) Cámaras de combustión,
c) Ductos de succión,
d) Compuertas de evacuación de gases,
e) Chimenea,
f) Orificios de alimentación de combustible sólido granulado,
g) Equipos auxiliares y accesorios.
5.1.1. Cámara de cocción.-
Es lugar donde se realiza la cocción de ladrillos artesanales o productos
similares, siendo su volumen interno de 21 metros cúbicos, y el volumen
de carga del producto es de 12 metros cúbicos, que ocupa 5 mil unidades
de ladrillos artesanales con separación de 5 cm. Entre ladrillo.
La cámara de cocción cuenta con dos compuertas de carguío, que facilita
el carga y descarga de los productos a coccionarse, también se puede
utilizar para forzar el enfriamiento de la cámara de cocción al concluir la
quema de la cámara.
5.1.2. Cámara de combustión.-
Es el espacio donde se realiza la quema del combustible que utiliza el
horno, tiene un área de 1,15 metros cuadrados. La cámara esta dividido
en dos compartimientos, separados por una parrilla de ladrillos con
espacios de 6 cm. entre si, quedando en la base el cenicero y en la parte
superior la cámara de combustión propiamente dicha. También cuenta
con tubos metálicos de 8 cm. de diámetro doblado en herradura por
donde se va a suministrar aire caliente para facilitar el quemado de
combustibles utilizados. Una característica importante, es que la cámara,
se puede adecuar para quemar combustibles sólidos, líquido y gas
natural, simplemente adecuando la pared provisional que hace de
deflectores.
5.1.3. Ductos de Succión.-
Son canales que se encargan de recolectar y hacer circular los gases
productos de la quema de combustibles por la cámara y evacuarlos hacia
la chimenea, su característica principal es, que el área transversal de los
ductos es de 0,49 metros cuadrados, adicionalmente cuenta con registros
que sirven para regular el flujo de gases garantizando el buen
funcionamiento del horno.

5.1.4. Compuertas de Evacuación de Gases.-
Son espacios abiertos que comunican los ductos succión con la
chimenea, así mismo cuenta con compuertas auxiliares que unen las
cámaras entre si, que se utiliza para evacuar los gases de combustión
de la cámara donde se esta realizando la cocción a las cámaras
siguientes para precalentar y secar los productos cargados que se
encuentran en esta, optimizando la energía calorífica de los
combustibles.
5.1.5. Chimenea.-
Es el conducto por donde se evacuan los gases de combustión a la
atmosfera, es un elemento muy importante para el buen funcionamiento
del horno. Es muy importante el cálculo de la longitud de la chimenea
para que haya un buen tiro, es decir, una buena presión de succión que
permita una buena circulación de aire y gases en las cámaras del horno.
Un detalle muy importante a tener en cuenta es que las chimeneas de
hornos que trabajan en zonas de altura, deber ser sobre dimensionadas
en su altura y diámetro para compensar la deficiencia de oxígeno. Las
dimensiones de la chimenea son: Altura de 13 m y 0,60 m. de diámetro.
Al final del tubo metálico cuenta con una capucha que protege al ducto
de la lluvia y el viento.
5.1.6. Orificios de alimentación de Carbón.-
El horno cuenta con dos sistemas de alimentación. El alimentador de
leña se encuentra en la parte del horno, aproximadamente a 80 cm. del
piso, mientras por la parte superior existe 4 orificios de alimentación de
carbón o aserrín con una granulometría de 2 a 5 mm de diámetro, que
se va alimentar desde unas tolvas ubicadas en parte superior de la
bóveda e ingresarán a la cámara de combustión por gravedad.
5.1.7. Ventilador.-
Es un accesorio muy importante para la buena combustión del
combustible, puesto que sirve para insuflar aire caliente a la cámara de
combustión. El ventilador es centrifugo con un caudal de 794.56 pies
cúbicos por minuto y una potencia de 5 HP.
5.1.8. EQUIPO ALIMENTADOR DE CARBON
La alimentación del carbón se realiza mediante un tren de alimentación
dispuesto en la parte superior o bóveda y se desplaza en forma
transversal de extremo a extremo del horno por medio de rieles.
Partes del tren de alimentación-
El tren de alimentación de combustible consta de las siguientes partes
- Tolva de alimentación
- Eje
- Moto reductor
- Riel para el desplazamiento

- Motor eléctrico
- Alimentador sin fin, en cada tolva.
Funcionamiento.-
- Las tolvas de alimentación deben estar alineadas con los orificios
dispuestas en la bóveda del horno.
- Cargar la mezcla de carbón y aserrín con granulometría entre 2- 3
mm de diámetro promedio con un flujo de 800 gr./ minuto.
- Cuando el horno concluye la primera fase de la quema cuya
temperatura es de 400 a 450 ºC se pone en marcha el motor del tren
de alimentación de combustible.
- Terminada la quema se apaga el motor y se desplaza el tren de
alimentación a la siguiente cámara, así hasta terminar el ciclo en la
última cámara.
5.1.9. Pirómetros.-
El pirómetro es un instrumento de medición de temperatura en la cámara
de cocción, consta de dos partes:
a) El indicador de temperatura cuya escala es de 0 a 1 200 ºC.
b) Los termopares tipo K, con una longitud de 0,60 m.
5.1.10. Quemador Auxiliar.-
Es un equipo que funciona con kerosene y está ubicado en la base de la
chimenea, para quemar los residuos de carbón y monóxido de carbón
que salen del hogar especialmente en las etapas iníciales del
funcionamiento del horno.
5.1.11. Placas de Registro.-
Son placas refractarias ubicadas en las compuertas de los ductos de
succión y cuya función es regular el flujo de aire y los gases de
combustión en el interior del horno.

5.2. CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS O DE ALBAÑILERÍA DEL HORNO:
5.2.1. Cimientos.-
Están conformados por el perimetral y divisiones entre cámaras.
a) Perimetral
Longitud perimétrica: 35,50 m.
Ancho: Varía desde 0,80 m. al inicio y 0,50 al finalizar,
Profundidad: 0,60 m.
b) Cimientos en divisiones
Longitud: 9 m.
Ancho : Varía desde 0,80 al inicio, finalizando en 0,40 m.
Profundidad: 0,60 m.
Materiales: Piedras y mortero de arcilla y arena en ambos casos.
La profundidad y el ancho de los cimientos pueden variar
dependiendo de la calidad del suelo.
5.2.2. Sobre cimientos:
Longitud: 44,5 m. incluyendo el perímetro y las divisiones entre cámaras.
Ancho: 0,50 m.
Altura : 0,30 m.
Materiales: Cemento, agregados y piedras.
Tipo de Concreto: 175
Sí las longitudes son muy considerables, es necesario incluir juntas de
dilatación.
5.2.3. Paredes:
Se tiene dos tipos de paredes las perimétricas y las divisorias.
a) Perimétricas:
Longitud: 35,50 m.
Ancho: 0,50 m.
Altura: 2,40 m.
Materiales: Adobes y mortero de arcilla y arena (barro).
b) Divisorias:
Longitud: 9 m.
Ancho: 0,40 m.
Altura: 2,40 m.
Materiales: Adobes y mortero de arcilla y arena (barro).
En ambos caso las paredes son denominadas como muros de cabeza.
5.2.4. Bóveda:
Es el arco o radio de curvatura que cubre todo el ancho de la cámara del
horno.
Longitud interna: 3,14 m.
Longitud externa: 3,40 m.
Vano : 3,0 m.
Espesor: 0,24 m.
Angulo interno: 60º.

Materiales Ladrillos cónicos porosos cocidos y mortero de arena y arcilla.
La formulación de pasta para la fabricación de estos ladrillos se detalla
en el anexo respectivo
5.2.5. Revoque de Paredes:
Las paredes son revocadas con la finalidad de evitar la fuga de calor
hacia el exterior.
Área: 115,20 metros cuadrados.
Espesor: 0.0254 m.
Materiales: arcilla, arena, caolín, paja y aserrín.
5.2.6. Ductos de Succión:
Son conductos por donde circula los gases productos de la combustión
desde el interior del horno hacia la chimenea.
a) En el interior de las cámaras:
Área transversal: 0,49 metros cuadrados.
Longitud: 16 metros,
Materiales: Ladrillos cocidos y mortero de arcilla y arena
La parte superior del ducto esta espaciado de ladrillo a ladrillo de
0,06 metros.
b) En el exterior de las cámaras:
Área transversal: 0,49 metros cuadrados,
Longitud: 30 metros,
Materiales: Ladrillos cocidos y mortero de arcilla y arena.
Tapas: Concreto armado con alma de fierro de 3/8.
A la salida de cada cámara, los ductos contarán con registros para
controlar el flujo de gases.
5.2.7. Chimenea:
La chimenea consta de dos partes:
a) Base de chimenea:
Área transversal: 0,49 metros cuadrados,
Altura : 2 metros,
Espesor de muro: 0,25 m.
Materiales: Ladrillos, cemento y arena fina.
b) Tubo metálico:
Área transversal: 0,49 metros cuadrados,
Longitud: 10 metros.
Material: Plancha de fierro negro de 1/16.
La chimenea cuenta con placa de registro para controlar el flujo de
gases y como también con un orificio de 0,10 m. para el quemador
auxiliar.
El horno cuenta en el interior de las cámaras con construcciones
adicionales, que a continuación describimos brevemente:

5.2.8. Cámara de Combustión:
Está dividido en dos compartimientos:
a) Cenicero:
Longitud: 3 m.
Ancho: 0,38 m.
Altura: 0, 43 m.
Compuertas:
Materiales: ladrillos y mortero de arcilla, arena y caolín.
b) Hogar:
Longitud: 3 m.
Ancho: 0,38 m.
Altura: Varía entre 0,50 a 0,80 m.
Compuertas:
El hogar cuenta con una parrilla de ladrillos separados entre si, de 0,06 a
0,10 m.
5.2.9. Compuertas o Ductos Intercámaras:
Cada cámara cuenta con cuatro compuertas de un área transversa de
0,01225 metros cuadrados, por donde se desplazan los gases residuales
a las cámaras contiguas para precalentar los productos cargados que se
encuentran en esta.
5.2.10. Orificios de Alimentación de Carbón:
Cada cámara del horno cuenta con ocho orificios de 0,08 m de diámetro
por donde se alimenta el carbón. Las paredes estarán protegidas con
planchas metálicas o porcelana para proteger de la erosión por
rozamiento, con las boquillas del alimentador.
5.2.11. Tensores Metálicos:
Con la finalidad de garantizar la estabilidad del horno, se colocaran
parantes y tirantes metálicos por todo el perímetro del horno a altura del
arranque de la bóveda.
Los materiales a utilizarse son:
Angulares: 4 x 4 x ¼.
Fierro lizo: ½.
Tuercas.
Adicionalmente encima de las bóvedas se pude nivelar con ladrillos,
piedra chancada puzolánica y mortero de arcilla y arena. Para facilitar el
desplazamiento se puede construir pasarelas de tablones o metálicas,
evitando que la bóveda sea el soporte de estos.

5.3. EVALUACION TECNICA Y ECONOMICA DEL HORNO DE CAMARAS
5.3.1. BALANCE DE ENERGÍA:
Base de cálculo: 20 millares de ladrillos artesanales,
Masa de ladrillo seco: 3,50 Kg.
Humedad: 14 %.
En la Tabla se muestra el resumen del balance de energía:
Resumen de Balance de Energía en Hornos de Cámaras
Se considera como margen de seguridad 5 % del calor proporcionado
por el combustible.
Calor proporcionado por el combustible: 12 227 307.00 Kcal.
Eficiencia térmica: 45 %.
Del cuadro se concluye:
La cámara 1 consume mayor cantidad de energía por que tiene su punto
de partida la temperatura ambiente que es de 16 ºC.
Las cámaras 2, 3 y 4, consumen menor energía por que estas ya se han
calentado haciendo uso de el calor residual de la cámara anterior,
partiendo de temperaturas de 450 ºC. Aproximadamente, donde los
productos se encuentran exentos de humedad.
Al aprovechar el horno la energía residual de lasa cámaras anteriores
eleva su eficiencia térmica aproximadamente en un 45 %, respecto a los
hornos tradicionales lo que repercute en la rentabilidad económica del
sector.
5.3.2. CONSUMO Y COSTO DE COMBUSTIBLE
El uso del carbón mineral reduce enormemente el volumen de
combustibles tradicionales como son la leña y el aserrín con lo que se
reduce la emisión de gases contaminantes, inclusive bajando el costo de
quema.

5.3.3. ESTRUCTURA DE COSTOS:
Se muestra en la tabla siguiente:
ESTRUCTURA DE COSTOS PARA LA FABRICACION DE 1000 LADRILLOS
ARTESANALES EN HORNOS DE CAMARAS
ACTIVIDAD Unid. Cant. C.U. S/, S.T S/,
C.T
S/, C.F. C.V
Materiales 26,56 70,53 70,53
Arena Cubos 0.75 10.00 7,50
Materia Agua Cilindros 2.00 2,50 5,00
prima e Arcilla fina Cubos 1.25 11,25 14,06
insumos Insumos para quemado 43,97
Leña Kg. 18,18 0,20 3,80
Aserrín Kg. 26,70 0,10 2,67
Carbón mineral Kg. 62,50 0,60 37,50
Extracción y secado de arcilla Operario 1 20,00 20,00 109,75 109,75
Mano de Chancado de arcilla Operario 1 2,25 22,25
Obra Mezclado de arena y arcilla Operario 1 20,00 20,00
Elaboración y raspado de ladrillos Operario 2 15,00 30,00
Cargado de ladrillos al horno Operario 7 2,50 17,50
Quemado Operario 4 5,00 20,00
Capital
de
trabajo Alquiler de terreno Millares 0.125 250,00 31,25 31,25 31,25
Total 211,53 109,75 101,78
5.3.4. Determinación del Punto de Equilibrio:
Base de cálculo: 1 000 ladrillos artesanales
Costo fijo (CF): 109,75
Costo variable (CV): 101,78
Costo total (CT): 211,53
Precio de venta (V): 300,00
Punto de equilibrio: 540 Unidades.
Vendiendo 540 ladrillos, se paga el costo de producción y el resto
significa utilidades, haciendo mas rentable la actividad ladrillera.

5.3.5. COMPARACION TECNICA Y ECONOMICA ENTRE HORNOS
TRADICIONALES Y DE CAMARAS
Interpretando los resultados de esta evaluación consideramos que en el
cuadro anterior la diferencia porcentual de la eficiencia térmica del horno
de cámaras respecto del horno tradicional es del orden de 27 %, (45 –
18 %). Esto significa que el horno de cámaras aprovecha mejor la
energía del combustible suministrado, además de emitir gases no
contaminantes por su chimenea. Esto se refleja en la rentabilidad
comparada entre estos hornos de 369 soles por operación que
representa un 20% más en utilidades. Razones económicas suficientes
para optar la decisión de implementar este tipo de horno para los
productores de la zona ladrillera de San Jerónimo.
5.3.6. Evaluación técnica del horno en el proceso de quema.
En los gráficos siguientes, se muestra las diferencias entre la cocción en
un horno intermitente común y un horno de cámaras múltiples. Allí se
ilustra el ahorro de energía al operarse el horno de cámaras que tiene
una característica única de ser semi-continuo.

COMPARACION DE LAS CURVAS DE QUEMA ENTRE EL HORNO INTERMITENTE Y EL DE
CÁMARAS
6. PLANIMETRIA
El expediente técnico está acompañado por un conjunto de 10 láminas
procesadas en el programa AUTOCAD por el Diseñador Gráfico Pierre Vidal
Letona, bajo la supervisión del Ingeniero Civil Colegiado Mg. Sandro Gutiérrez
Samanez.
DESCRIPCION DE LAS LÁMINAS
Lamina 01: Distribución de planta, escala 1:50, muestra las cuatro cámaras del
horno, los vanos para carga y descarga, los alimentadores de aire, los ductos y
registros para el manejo de la quema. Así como las dimensiones pormenorizadas
de las áreas y detalles del horno.
Lamina 02: Planta techos, escala 1:50, muestra la superficie del horno con los
orificios de alimentación del carbón, los carriles y el tren de alimentación de
combustible. También muestra las dimensiones de la base de la chimenea.
Lamina 03: Elevación frontal, escala 1:50, muestra la longitud total y el alzado
del horno, la altura de la chimenea metálica; el sistema de tensores metálicos; las
posiciones de los alimentadores para aire precalentado que serán conectados
aun ventilador movible.

Lamina 04: Elevación posterior, escala 1:50. Muestra la chimenea metálica y
su base asi como la elevación del horno con su sistema de tensores de acero.
Lamina 05: Elevación lateral izquierda y derecha, escala 1:50. Muestra los
detalles del alzado de la chimenea, alzado lateral del horno y el tren de
alimentadores de quema.
Lamina 06: Corte Longitudinal, escala 1:50. Muestra las dimensiones
detalladas de los ductos, zapatas, sobrecimientos, paredes, bóveda y relleno del
techo del horno.
Lamina 07: Corte transversal, escala 1:50. Exhibe las dimensiones y formas de
las zapatas, cimientos; posición del alimentador del aire precalentado; el soporte
y pedestal de la chimenea metálica y los vanos y orificios de ventilación.
Lamina 08: Planta y amarre de adobes de la primera y segunda hileras,
escala 1:50. Muestra las dimensiones y los detalles de la técnica de amarre de
los elementos del alzado del cuerpo de horno, también los detalles de las
cámaras y los vanos u orificios de ventilación y carga.
Lamina 09: Planta, cimentación, sobrecimentación y zapatas, escala 1:50.
Muestra las dimensiones, longitudes, espesores y características de las zapatas,
los cimientos y sobrecimientos así como los ductos subterráneos del horno.
Lamina 10: Isometrías, detalles y especificaciones técnicas. Muestra
detalladamente el sistema de los ductos, una vista isométrica del volumen total
del horno; una isometría del esfuerzo de las estructuras metálicas, una isometría
del alimentador del carbón, los detalles del alimentador de aire precalentado y los
siguientes cuadros.
Cuadro de vanos.
Cuadro de áreas y volúmenes.
Cuadro de detalles y piezas.
Cuadro del área total construida.
Cuadro de cimientos y sobrecimientos.

Fotografías virtuales de los planos del horno. Elaboración de los autores

ANEXO
ANEXO 1. CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS.

ANEXO
ANEXO 1. CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS.

ANEXO 2. BALANCE ENERGIA
Cámara 1
Base de cálculo:
- 5000 ladrillos artesanales
Masa de ladrillo crudo = 3,50 Kg.
Masa de ladrillo cocido = 3,00 Kg.
Humedad = 14 %
a) Calor requerido para la cocción de productos.
Donde:
b) calor requerido para evaporar
c) Calor disipado por las paredes y bóveda del horno
Donde:
Q 3 = Calor perdido por conducción
K = Coeficiente de perdida de calor

K pared = 840 Kcal./m 2 h
K boveda = 1 120 Kcal./m 2 h
A pared = 25.74 m 2
A boveda = 9.42m 2
Tiempo= 10 horas
d) Calor requerido para calentar la parrilla de deflectores:
Q 4 = mC e ∆T
Donde: m = masa de los deflectores y parrilla1980 Kg
C e = Calor especifico del ladrillo=
0.25 Kcal./Kg ºC
∆T = Diferencia de temperatura= 840 ºC
Q 4 = 1980Kg.x 0.25 Kcal. X 884 ºC
Kg ºC
Q 4 =437 580 Kcal.
Calor suministrado a la cámara 1 = 5 470 506 Kcal.
BALANCE DE ENERGIA CAMARA 2
a) Calor requerido para la cocción de ladrillos:
Q 1 =mC e ∆T
∆T = 900-450ºC de la segunda cámara al ser
Precalentado está 450ºC
Q 1 = (15 050 Kg.) ( 0.25 Kcal/kg ) (450 ºC)
Q 1 = 1 693 125 Kcal.
b) Calor disipado por la pared y bóveda del horno
Q 2 = KAt
Donde: t = tiempo de operación = 6 horas

Q 2 = 840 Kcal. x 25.74 m 2 x 10 h+ 1 120 Kcal. x 9.42 m 2
m 2 K
m 2 h
Q 2 = 193 031 Kcal.
c) Calor requerido para calentar la parrilla y deflectores:
Q 3 = mC e ∆T Donde: ∆T = 450ºC
Q 3 = 1980 Kcal x 0.25Kcal
Kg ºC
Q 3 = 222 750 Kcal.
Calor suministrado a la cámara 2 : 2 108 906 Kcal.
El balance de energía en las cámaras 3 y 4 son similares a la cámara 2
Finalmente el calor suministrado a todo el horno es: 11 645 054 Kcal

CALCULO DEL AIRE REQUERIDO PARA LA COMBUSTION:
Base de cálculo: 1 Kg de carbón mineral
C + O 2 CO 2 : 0.72 Kg. de C x 32 Kg O 2 = 1.92 Kg. de O 2
12 Kg C
H 2 + ½ O2 H 2 O: 0.038 Kg.H 2 x 16 Kg O 2 = 0.304 Kg de O 2
2 Kg H 2
O 2 : = - 0.056 Kg. de O 2
S + O 2 SO 2 : 0.0086 Kg S 2 x 32 Kg O 2 = 0.0086 Kg de O 2
32Kg S 2
DETERMINACION DE H 2 O EN EL AIRE
Presión barométrica en el cusco : 514 mm Hg
Humedad relativa promedio : 45 %
-Presión de vapor de agua a 16ºC: 11.62 mm Hg vapor saturado
-Presión de H 2 O = (0.45)(11.62) mm Hg = 5.2300 mm Hg
-Presión de aire = P barométrica – PH 2 O = (514-523)= 508.77 mm Hg

Finalmente se calcula la masa de H 2 O
mH 2 O =PH 2 O x masa de aire seco = 5.23 x 11.328 Kg. H 2 O =0.116 Kg. H 2 O
508.77
Masa de aire húmedo = (11.44- 0.1116Kg aire ) = 11.44 Kg. aire
- Determinación de los gases de chimenea:
- Asumiendo que los gases abandonan a 200 ºC
CO 2 : 0.72 Kg. C x 44 Kg. CO 2 x 0.235 Kcal. x (185 ºC) = 111.44 Kcal/Kg
Kg. ºC
H 2 O : 0.304 Kg.H 2 O x 18Kg. H 2 O x 0.476 Kcal. x (185 ºC) = 26.77 Kcal/Kg
1Kg. H 2 Kg ºC
SO 2 : 0.0086 Kg. S 64Kg. SO 2 x 0.235 Kcal x (185ºC) = 0.75 Kcal/Kg.
32Kg. S Kg ºC
N 2
: 7.86Kg N 2 0.25 Kcal. x(185ºC) = 355 Kcal/Kg
Kg ºC
∑ Q = 495.15 Kcal./Kg ºC
- Determinación de cantidad de combustible:
La energía suministrada con 5% de factor de seguridad

Q suministrado= 11 645 054 x 1.05 = 12 227 306.70 Kcal.
- Carbón suministrado = 12 227 306.70 Kcal. = 2034.50 Kg C
(6 500 – 495.15)Kcal./kg ºC
- Carbón suministrado por hora: 2 034.50 Kg. C = 67.8 Kg C
30 h
Eficiencia térmica respecto al horno tradicional n = 45%
- DETERMINACION DE LA POTENCIA DEL VENTILADOR
- Flujo mágico de aire: 11.44 Kg. aire x 67.8 Kg C = 775.63 Kg. aire
Kg. C h h
- Factor de seguridad 50% 775.63 Kg (1.50) = 1163.44 Kg./h
- densidad del aire a Tº 16 º C = ףּ = 081 g/lt.
- Flujo volumétrico de aire 1 163.44 Kg de aire x 2.2 lb. x 1 h x 1 ft 3
H 1Kg 60 min. 0.051Kg aire
- Flujo volumétrico =794.56 ft 3 /min.
- POTENCIA DEL MOTOR DE VENTILADOR:
HP = 0.0001753 flujo de aire x perdida de carga
Ŋ
- Perdida de carga en cámaras de horno = 20 pulg. H 2 O –(Hornos y
combustibles Lovato).
- Perdida de carga despreciable cuando los ductos tienen longitudes
menores a 100 m.

- Rendimiento de motor en Cusco = 60%
HP = (0,000175) (794.56) (20) = 4.68 ≈ 5.00 Hp
0.60

ANEXO 3.
ALTURAS DE SEGURIDAD PARA PAREDES SIN ANCLAJE
espesor de
Pared (m)
Altura maxima de pared
con arco (m)
0,11 0,91
0,23 2,13
0,35 3,65
0,45 4,57
Fuente: Refractarios F.H. Norton Ed. Blume 1971
COEFICIENTE DE PERDIDAS DE CALOR POR
CONDUCCION
TEMP. PARED
Kcal. /m2.h
INTERIOR ºC muro (0.25 m) muro (0.45 m)
650 1900 1100
800 2500 1300
1000 3400 1800
1200 4400 2400
Fuente: Jhon Perry – Manual del ingeniero Químico I - II

FACTORES DE EMPUJE EN ARCOS DE BOVEDA
Elongación en
Angulo
Fracción
de
Factor
de Factor de Factor de
Pulgadas/pie Central Círculo peso W empuje empuje
de distancia
Horizontal
H1
resultante R1
1,000 37º51` 0,1051 1,02 2,90 3,07
1.250 47º04` 0,1307 1,03 2,30 2,51
1.500 56º08` 0,1560 1,04 1,87 2,13
1,608 60º00` 0,1667 1,05 7,73 2,00
1,750 65º02` 0,1807 1,06 1,57 1,86
2,000 73º44` 0,2048 1,07 1,30 1,64
2,250 82º15` 0,2284 1,09 1,15 1,52
2,500 90º29` 0,2513 1,12 1,00 1,44
3,000 106º15` 0,2952 1,16 0,76 1,25
6,000* 180º00` 0,5000 1,57 0,00 1,00
Fuente:Refractarios
F:H. Norton
ANEXO 4
PODER CALORIFICO DE COMBUSTIBLES
Fuente: Refractarios F.H Norton

VANOS Y ESPESOR DE BÓVEDAS
COMPOSICÓN QUÍMICA DEL CARBÓN MINERAL DE CHICAMA
Fuente: Laboratorio de servicios de Química. UNSAAC.
CALOR SENCIBLE DE LOS GASES DE COMBUSTIÓN
Fuente: Principios de Ingeniería. A. Puron. Edit. Limusa

ANEXO 5
FORMULACION DE MATERIAL PARA LAS DIFERNTES PARTES DEL
HORNO
Ladrillo de bóveda
Materiales Porcentaje en peso (%)
Arcilla roja del lugar
30
Arena de mina
40
Caolín
20
Aserrín
10
Fuente: elaborado por los consultores
La temperatura de cocción es de 1000 ºC.
Ladrillos de arranque
Materiales Porcentaje en peso (%)
Arcilla roja del lugar
Arena de mina
Caolín
30
50
20
Fuente: elaborado por los consultores
La temperatura de cocción es de 1 000 º C.
Revoque refractario
Materiales Porcentaje en peso (%)
Arcilla roja del lugar
Arena de mina
Caolín
Aserrín
45
30
20
15
Fuente elaborado por los consultores
Se puede añadir también paja al mortero dependiendo del requerimiento de cada albañil.