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25/10/2022

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Introducción al Derecho I

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Ingeniería en Control y Automatización.

Propuesta de Automatización y Modernización de Horno
para Cocido de Ladrillo Rojo

Que para obtener el grado de Ingeniero en Control y
Automatización.

Presentan:
Luis Enrique Gutiérrez Serrano.
Lady Laura Ramírez Ramírez.
Evelyn Ramos Rosas.
DIRECCIÓN DE TESIS

M. en C ARTURO ROLANDO ROJAS SALGADO
M. en E. CARLOS TÉLLEZ GARCIA

Julio 2016

DEDICATORIAS

Dedico este trabajo a mis padres que con su esfuerzo y dedicación siempre
estuvieron a mi lado brindándome la mejor herencia, el privilegio de terminar mi
carrera. A mis hermanos y seres queridos que no dudaron en mis capacidades para
alcanzar mis metas, todo esto no hubiese sido posible sin su incondicional ayuda.
A todos ustedes mis más sinceros agradecimientos.

Luis Enrique Gutiérrez Serrano.

Este trabajo lo dedico a mi madre que ha sido un pilar fundamental en mi formación
como profesional, por darme la confianza, consejos, cariño y recursos para lograrlo.
A mi hermana por estar siempre a mi lado y apoyarme. A mis seres queridos, a mis
asesores mis sinceros agradecimientos.

Lady Laura Ramírez Ramírez

Dedico este trabajo a mi madre, por estar siempre a mi lado otorgándome su apoyo
y amor, sus palabras y su ejemplo me ha inspirado a superarme y ser cada vez
mejor persona, para poder luchar con lo que mi futuro me depare, le doy gracias por
cuidarme y su inagotable paciencia por su esfuerzo y sacrifico a lo largo de su vida,
por darme la oportunidad de estudiar. A mis hermanos Araceli y Oscar, mis mayores
fuentes de motivación para seguir adelante aunque hemos tenido momentos
difíciles siempre me han brindado su comprensión y cariño, siempre han estado ahí
para mi, sus palabras de aliento nunca me dejaran caer. A mis amigos que tuve el
honor de conocer hace cinco años y que hemos compartido desde entonces buenos
y malos momentos más allá de un aula de clases, sin esperar nada a cambio me
dieron su afecto, compañía, apoyo y siguen a mi lado compartiendo el logro de este
gran sueño. Gracias por todo.

Evelyn Ramos Rosas

iii

OBJETIVO GENERAL:

Adecuar y mejorar las condiciones de trabajo de los hornos de cocido de ladrillo rojo
para hacerlos más eficientes y eficaces respecto a su proceso, volumen y control.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

 Ahorrar combustible
 Reducir el tiempo en la cocción de ladrillo rojo
 Controlar las variables de entrada para que cumplan con las requerimientos
necesarios
 Supervisar que la mezcla tenga una consistencia adecuada para aprovechar
las condiciones del horno
 Controlar la temperatura en el horno para cocer el ladrillo rojo uniformemente.
 Reducir la contaminación en la etapa de cocción

JUSTIFICACIÓN.

La presentación de este proyecto tiene como finalidad adecuar y mejorar las
condiciones de los hornos de tiro ascendente, que actualmente se encuentran
operando en condiciones deficientes y obsoletas, poco eficientes. Actualmente sus
mecanismos con los cuales están trabajando se basan en el conocimiento adquirido
por experiencia, esto lleva consigo que no se aproveche adecuadamente la quema
de combustible y sea mal gastado. Por otra parte existen variaciones en la
elaboración de ladrillo las cuales tienen como consecuencia perdidas en la
producción.
La alimentación del horno se hace manualmente, de forma no adecuada, no se
mantiene una temperatura constante, poniendo en riesgo los materiales para el
proceso y la integridad física de los trabajadores, esta labor es realizada durante
varias horas y se pretende erradicar los riesgos que se presentan en esta etapa.
Para ello será necesario automatizar la entrada y salida de los bloques de adobe y
futuros ladrillos, el control de temperatura en todo el proceso, y optimación del
combustible.
Esta automatización ofrecerá un proyecto de calidad, rentable y sustentable,
mediante el monitoreo de las variables con la cual estarán operando
adecuadamente los hornos de cocido de ladrillo rojo.

PREFACIO.

En el Capítulo 1, con la finalidad de reconocer los componentes de los ladrillos para
comprender de una manera más amplia los factores necesarios para su cocción,
son tomados conceptos generales, históricos y básicos acerca de este proceso y se
desarrolla la explicación de la estructura y principio de funcionamiento de los
diferentes tipos de hornos. Respondiendo preguntas como ¿Qué es?, ventajas,
limitantes, evolución, campo de acción y conceptos esenciales para generar un
enfoque inicial en el lector.

De manera detallada en el Capítulo 2, se describen las condiciones actuales en las
que se encuentra el horno en el que nos basamos. De esta manera el capítulo sienta
las bases técnicas para comprender el funcionamiento y construcción del horno.

En el Capítulo 3, se describe el desarrollo de la ingeniería. Específicamente en este
capítulo se realiza un estudio a la distribución de los ladrillos dentro del horno,
aspecto importante a considerar para que el horno cumpla su cometido, se realiza
el diseño, desde proponer dimensiones necesarias, seleccionar ventiladores y
quemadores, hasta la forma de la estructura y el material del que estará hecho. Para
esto deben ser considerados aspectos que afectan al horno tanto en su interior
como al exterior. Continúa con los planos que sirven para comprender la función del
equipo anteriormente mencionado dentro del sistema.

El Capítulo 4, se analizan los beneficios de implementar la propuesta desarrollada
en el presente trabajo. Comienza con la comparación en precios de la lista de
materiales considerados para así llegar a una estimación del costo en general de la
propuesta en el presente trabajo. El capítulo finaliza con el análisis de resultados
esperados, esto es, la inversión necesaria para el proyecto y los beneficios que se
esperan con el nuevo horno.

vii

ÍNDICE

CAPITULO 1 ............................................................................................................................................. 1
ANTECEDENTES DE LOS HORNOS DE LADRILLO ROJO. ............................................................. 1
1.0 ORIGEN DE LA ARCILLA. .......................................................................................................... 3
1.1 MATERIA PRIMA. .......................................................................................................................... 5
1.2 EXTRACCIÓN. ............................................................................................................................... 6
1.3 METEORIZACIÓN ......................................................................................................................... 8
1.3.1 PUDRICIÓN. ............................................................................................................................... 9
1.4 PREPARACIÓN. ............................................................................................................................ 9
1.5 MOLDEADO. ................................................................................................................................ 10
1.6 SECADO. ....................................................................................................................................... 12
1.7 TIPOS DE SECADO. ................................................................................................................... 13
1.8 COCCIÓN. .....................................................................................................................................14
1.8.1 HORNOS. .................................................................................................................................. 15
1.9 PRINCIPIOS BÁSICOS DEL DISEÑO DE HORNOS. ........................................................... 17
1.10 CONSTRUCCIÓN DEL HORNO. .............................................................................................. 18
1.11 PROCESO DE PRODUCCIÓN DE LADRILLO. ..................................................................... 21
1.12 CARACTERISTICAS DEL LADRILLO. ........................................................................................ 22
1.13 TIPOS DE LADRILLOS. ................................................................................................................. 23
1.13.1 CLASIFICACIÓN DE LADRILLOS. .......................................................................................... 24
1.14 TIPOS DE COMBUSTIBLES UTILIZADOS EN LA COCCION DEL LADRILLO. ................ 25
CAPITULO 2 ........................................................................................................................................... 28
CONDICIONES ACTUALES DE OPERACIÓN DEL HORNO. .......................................................... 28
2.0 MACRO LOCALIZACIÓN. ................................................................................................................ 29
2.1 MICRO LOCALIZACIÓN. ................................................................................................................. 30
2.2 ESTRUCTURA DEL HORNO Y FUNCIONAMIENTO. ............................................................... 30
2.3 ETAPAS DE SECADO NATURAL. ................................................................................................. 32
2.4 MÉTODO DE DISTRIBUCIÓN DE LADRILLOS DENTRO DEL HORNO. ............................... 34
2.5 CONDICIONES DE OPERACIÓN. .................................................................................................. 37
2.6 EMISIÓN DE GASES CONTAMINANTES DURANTE EL PROCESO DE COCCIÓN. .......... 38
2.7 MANTENIMIENTO DEL HORNO. .................................................................................................... 40
CAPÍTULO 3 ........................................................................................................................................... 42
DISEÑO Y SISTEMA DE CONTROL DEL HORNO. ........................................................................... 42
3.0 FORMULACIÓN MATEMÁTICA...................................................................................................... 43
3.1 CONSTRUCCIÓN DEL HORNO. ..................................................................................................... 45
3.2 FUNCIONAMIENTO DEL HORNO. ................................................................................................. 48
3.2.1 DISTRIBUCION DE LOS LADRILLOS DENTRO DEL HORNO. ............................................ 50
3.3 SISTEMA DE AISLAMIENTO TERMICO. ...................................................................................... 51
3.4 BALANCE CALÓRICO DEL HORNO. ........................................................................................... 52
3.4.1 BALANCE DE CALOR Y POTENCIA PARA LA CÁMARA 1. ............................................... 53
3.5 BALANCE DE CALOR Y POTENCIA PARA LA CAMARA 2 .................................................... 58
3.5.1 CALCULO DE LA CANTIDAD DE AIRE EN EXCESO REQUERIDA. .................................. 59

viii

3.5.2 CALCULO DEL CALOR SENSIBLE ARRASTRADO CON LOS GASES DE ESCAPE. ... 60
3.5.3 CALCULO DE LA EFICIENCIA DEL HORNO ........................................................................... 61
3.6 CALCULO DE CANTIDAD DE GAS NATURAL PARA EL PROCESO ................................... 62
3.6.1 CALCULO DE CONSUMO DE GAS NATURAL. ...................................................................... 63
3.7 ESPECIFICACIONES DE LOS EQUIPOS IMPLEMENTADOS. ................................................ 65
3.8 FILOSOFIA DE OPERACIÓN .......................................................................................................... 74
CAPITULO 4 ........................................................................................................................................... 89
ESTIMADO DE COSTOS DE FABRICACIÓN Y OPERACIÓN DEL HORNO. ................................ 89
4.1 INVERSIÓN A REALIZAR. ............................................................................................................... 90
4.2 COSTOS DE PRODUCCIÓN PROPUESTA. ................................................................................. 92
4.3 COMPARACION HORNO ARTESANAL Y HORNO AUTOMATIZADO. ................................. 94
4.4 GANANCIA TOTAL. .......................................................................................................................... 94
4.5 TIEMPO DE RECUPERACION DE LA INVERSIÓN. ................................................................... 94
ANALISIS DE RESULTADOS ............................................................................................................... 95
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ....................................................................................... 96
INDICE DE TABLAS .............................................................................................................................. 97
INDICE DE FIGURAS ............................................................................................................................. 98
INDICE DE PLANOS .............................................................................................................................100
ANEXOS .................................................................................................................................................101
BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................................115

1 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo

CAPITULO 1
ANTECEDENTES DE LOS HORNOS DE LADRILLO ROJO.

OBJETIVO:
Presentar la forma en que se producen en la actualidad los ladrillos rojos en hornos
tradicionales del tipo tiro ascendente.

2 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
CAPITULO 1
Antecedentes de los hornos de ladrillo rojo.

Se sabe que durante la edad del paleolítico ya usaban los ladrillos, era el año del
9,000 antes de Cristo. En la antigua Babilonia utilizaban ya ladrillos y se adentraron
en alguna medida a la decoración de los mismos. Fue la arcilla el primer elemento
utilizado para hacer ladrillos, conocidos hasta hoy como adobes. Estos adobes eran
secados al sol a diferencia de los ladrillos que se secan a altas temperaturas.
Una de las características principales tanto de adobes como ladrillos es permitir
que sean manejados con una sola mano, y con ello responden a determinadas
exigencias en cuanto a la medida de los mismos, aunque el peso del ladrillo no está
determinado.
El ladrillo es el material de construcción más antiguo fabricado por el hombre. Su
difusión se debió a que el hombre le dio tamaño que se acomodaba a su mano y
para hacerlo recurrió a materias primas accesibles, que se pueden encontrar casi
en cualquier parte.
Los pueblos que habían utilizado la piedra empezaban a reemplazarla por el ladrillo,
al resultar mucho más sencillas y accesibles las técnicas de producción y de
colocación de éste último, además de la facilidad que otorga la regularidad de la
forma. Podemos definir que el ladrillo es una “piedra artificial” de forma geométrica,
que resulta de la propiedad plástica de la materia prima empleada, la arcilla, que almodelarse con agua, una vez seca y tras su posterior cocción adquiere una gran
dureza y resistencia. [1]

3 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
1.0 ORIGEN DE LA ARCILLA.
El término arcilla, que se considera y define de muchas maneras, es variable y difícil
de precisar. Desde el punto de vista de su origen, la arcilla no tiene significado
unitario ya que puede ser un depósito sedimentario, un producto de meteorización,
un producto 6 hidrotermal o ser el resultado de una síntesis.
La imprecisión del término arcilla radica en que conceptualmente es diferente para
el ceramista, el geólogo, el edafólogo o el fabricante de ladrillos (Besoain, 1985).
Del Río (1975), define la arcilla como una roca terrosa, como un producto
secundario proveniente de la destrucción de materiales antiguos silicatados y
aluminosos. Otros autores como Kohl (1975), precisan que las arcillas son producto
de la erosión química de las rocas. De una manera más ambigua Del Busto (1991)
considera que es una clase especial de tierra, formada por descomposición de rocas
mediante la acción de agentes ambientales.
La definición más completa parece ser la propuesta por Rhodes (1990), que indica
que la arcilla constituye un agregado de minerales y de sustancias coloidales que
se han formado mediante la desintegración química de las rocas alúminas. Ésta ha
sido obtenida por procesos geológicos de envejecimiento del planeta. Debido a que
el proceso de envejecimiento es continuo y ocurre en cualquier punto del planeta,
es considerada un material corriente y bastante abundante.
La gran mayoría de las rocas que conforman la corteza terrestre están formadas
de feldespato ya que es el mineral más común de la Tierra. A este tipo de rocas
formadas por feldespato se le conoce como rocas feldespáticas. Debido a la
descomposición de estas rocas se da origen a la formación de arcilla (Rhodes,
1990). En la siguiente tabla se muestra en valor proporcional como está compuesta
la arcilla en comparación de la composición de la corteza terrestre.

4 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo

Composición de la arcilla en la tabla 1 se muestran los diferentes compuestos
químicos de la arcilla [2].

Componente Corteza
Terrestre (%)
Arcilla Roja
común (%)
Oxido de silicio (SiO2) 59.14 57.02
Alúmina (AI2O3) 15.34 19.15
Óxido de hierro (Fe2O3) 6.88 6.70
Óxido de magnesio (MgO) 3.49 3.08
Óxido de calcio (CaO) 5.08 4.26
Óxido de sodio (Na2O) 3.84 2.38
Óxido de potasio (K2O) 3.13 2.03
Agua (H2O) 1.15 3.45
Óxido de titanio (TiO2) 1.05 0.91
TABLA 1. “Componentes químico de la arcilla”.

La composición y naturaleza de la arcilla, determinan el uso y el valor de ésta. Es
así que algunos de sus componentes tienen influencia sobre algunas de sus
propiedades. El cuarzo disminuye la plasticidad y la retracción y contribuye a hacerla
refractaria. El silicio en forma coloidal aumenta la plasticidad. La alúmina la hace
refractaria. El óxido de hierro, disminuye la temperatura de fusión, actúa como
fundente y también es un poderoso agente colorante. Un poco de óxido de hierro
colorea intensamente la arcilla tostada pero una gran cantidad la convierte en un
producto rojo o blanco si tiene 5% menos. Los filosilicatos de aluminio, manganeso
y hierro le proporcionan a la arcilla cualidades plásticas y si bien es cierto que

5 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
intervienen otros que tienen propiedades diferentes, contribuyen a darles cualidades
que determinan su uso (Del Busto, 1991).
La figura 1, nos muestra la composición química de la arcilla de manera porcentual,
esta entonces conformada por sílice, agua, aluminia y otras impurezas presentes
en la tierra:
Silicio – Se encuentra en 40 % o más (47% valor promedio).
Agua - 14 %
Aluminia - 39%
Impurezas - Óxidos de Hierro y Calcio, Sodio, Potasa.

FIGURA 1. “Grafico de la composición química de la arcilla”.

1.1 MATERIA PRIMA.
Antes de analizar el proceso de fabricación del ladrillo común, es importante conocer
los materiales, su composición y el comportamiento de los mismos. Dentro de los
materiales de construcción el ladrillo común está considerado como “piedra
artificial”, puesto que se obtiene por un proceso de cocción de arcillas y otros

6 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
componentes naturales, que dependen del lugar donde se encuentran. En nuestra
zona tienen su origen en sedimentos que en su creciente y bajante fueron dejando
los ríos de la región, por lo que es bastante común encontrar arcillas muy ricas en
óxido de hierro que le da al ladrillo esa coloración rojiza, luego de la cocción. Para
la fabricación de ladrillo común se pueden utilizar tierras que se extraen de
excavaciones: “cava”, figura 1.1, por lo general arcillas rojas, o tierra vegetal negra
que se encuentra más en la superficie.

FIGURA 1.1 “Cava”

1.2 EXTRACCIÓN.
Las canteras de arcilla que se muestra en la figura 1.2, llamadas también barreros
suelen estar en las inmediaciones de las fábricas, donde se transformaran en
materias primas para la construcción. Se utilizan medios mecánicos simples al ser
la arcilla una roca disgregada, aunque si está húmeda dificulta su extracción.

7 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
La explotación se realiza a cielo abierto con palas excavadoras de cuchara o de
cangilones. El transporte depende de la proximidad de la fábrica, pudiendo hacerse
por vagonetas o cintas transportadoras si está cerca y con camiones volquete o
mejor Dumpers para mayores distancias. En la explotación a cielo abierto es
frecuente tener que desechar una capa de espesor más o menos grande, de
material que no es apto para su utilización, éste material en gran parte está formado
por; tierra vegetal, arenas, gravas, etc.

FIGURA 1.2. “Cantera”.

Es necesario agregar distintas materias orgánicas, para evitar las roturas o grietas
debido a las contracciones, producidas en el secado o cocción. Estiércol, aserrín,
carbonilla, cáscara de arroz, o cascarilla de algodón, están entre los más usados y
denominados “liga”, por ser el elemento ligante de la mezcla. Dentro de algunos
métodos de amazado de la arcilla se usan caballos a este se le llama pisadero como
se muestra en la figura 1.3

8 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo

FIGURA 1.3. “Pisadero”.

1.3 METEORIZACIÓN
Para la fabricación de ladrillo común se pueden utilizar tierras que se extraen de
excavaciones (cava) por lo general arcillas rojas, o tierra vegetal negra que se
encuentra más en superficie. Una vez extraído el suelo es necesario dejarlo reposar
para que se produzca un proceso llamado de pudrición, (meteorización), que los
agentes atmosféricos, se encargan de desarrollar el homogeneizando de la masa al
disolver sales, pudren impurezas orgánicas, como raíces, etc., que luego da un
mejor manejo para moldear y mejorar los productos terminados.
Hay fábricas en las que el trabajo no es continuo, fabricando únicamente por
temporadas, entonces éstas fábricas utilizan este método para la preparación de las
arcillas, ya que la época de inactividad, la aprovechan para la exposición de las
arcillas, que quedan a la intemperie, que con el agua de la lluvia y los agentes
atmosféricos, producen un lavado y eliminación de sales solubles, así como con las
heladas sufren una desintegración los terrones de arcilla. La arcilla suele disponerse
para este proceso por capas, alternando las distintas clases de arcilla con los

9 Propuesta de automatizacióny modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
desgrasantes. Para que la acción de la intemperie sea eficaz, no conviene dar a los
montones demasiada altura
En verano la acción del calor tiene por defecto un desmenuzamiento de la arcilla
por razón de su sequedad, pero la acción del calor, por sí solo, no produce la acción
depuradora que se produce en invierno. La meteorización mejora las cualidades de
las arcillas y hace que estas se presten mejor al conformado posterior.

1.3.1 PUDRICIÓN.
Consiste en amontonar arcilla en un lugar de poca luz y sin circulación de aire,
procurando que tenga una humedad constante. Por medio de la fermentación se
origina un gel actuando de aglomerante entre partículas, aumentando la trabazón y
además se obtiene una mayor plasticidad.
Se han hecho numerosas hipótesis para explicar las mejores condiciones del
material fabricado con arcillas de pudridero, una de ellas es la que supone que la
acción bacteriana, al producir la fermentación de la arcilla, da origen a un gel que,
actuando de conglomerante, ocasiona una mayor trabazón entre las partículas
arcillosas. Con el podrido tratamos de aumentar la plasticidad de las pastas y reducir
su tendencia al agrietamiento en el secado. Es un procedimiento muy utilizado
antiguamente, pero que hoy en día, prácticamente, ha caído en desuso, como
consecuencia de su alto costo.

1.4 PREPARACIÓN.
Se mezclan los tres elementos principales (arcilla, desengrasantes y agua).este
proceso es necesario que cumplan 4 condiciones:

10 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
 Depuración: La pasta no puede tener guijarros, nódulos de cal, sales
solubles, etc. que producirían una perturbación en el tratamiento
mecánico posterior y darían anormalidades en el sacado y la cocción.
Además tiene una acción química que hace rebajar la calidad del
producto fabricado.
 División: Es necesario reducir el tamaño de los pequeños fragmentos
a polvo por medio de trituración y molido.
 Homogeneidad: La arcilla y el desengrasante deben mezclarse
íntimamente.
 Humedad: Se necesita la cantidad justa de agua que permita un
perfecto mezclado con la arcilla y el desengrasante, y además que
este apta para resistir los diversos procesos químicos y físicos a los
que serán sometidos.

1.5 MOLDEADO.
La forma de moldear los ladrillos crudos se realiza de diferentes maneras las cuales
son las siguientes:
Hechos a mano: Es arcaico y rudimentario, presenta una superficie rugosa que
proporcionan condiciones especialmente adecuadas para recibir revoques.
El modelado se efectúa a mano introduciendo la arcilla en un molde doble, para dos
adobes, este molde es de madera, es un bastidor que se asemeja a una caja sin
tapa ni fondo. Las dimensiones son poco mayores que las del ladrillo terminado,
teniendo en cuenta la retracción de la materia prima, que dependerá de sus
componentes; seguidamente, con una tablilla se retira el barro sobrante y así es
llevada a la cancha de oreo, donde viene depositado en el suelo, se retira el molde
y se lo limpia con agua en la misma mesa de moldeo, para volver a usarlo. Como
se muestra en la figura 1.4 moldeo de ladrillos manual.

11 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo

FIGURA 1.4. “Moldeo manual”.

Hechos a máquina: La mezcla se somete a una máquina de vacío donde se
comprime la pasta, de esta manera se quita todo el aire que se encuentra en ella,
obteniéndose una mezcla homogénea de humedad uniforme y con una superficie
muy bien terminada (lisa). La entrada de la pasta se regula por medio de cilindros
que a su vez perfeccionan el molido de los nódulos de arcilla y pequeñas piedras
que puedan haberse filtrado. El grado de vacío debe ser constante de tal manera
que la misma cantidad de arcilla que entre sea la que salga. El desairado de la arcilla
evita la formación de burbujas y poros y además añade a la pasta una plasticidad
suplementaria. Dicha plasticidad se debe a una unión intima de partículas. La
cámara de vacío reduce el contenido del agua de la pasta, es decir que la pasta
sale de la prensa más dura de lo que entro. Los productos cocidos de estas pastas
desairadas son más duros, mas impermeables, menos porosos, con texturas más
uniformes y compactas, la resistencia a la compresión aumenta un 10% con
respecto a las pastas comunes. Por lo tanto se pueden disminuir los espesores de
las paredes huecas. Estos productos tienen mejor conductividad térmica por su
menor porosidad.

12 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
En cuanto al secado es natural que las piezas sequen más uniformemente y deprisa,
puesto que su capilaridad es menor.
En cuanto a la cocción se cuecen más rápido y a una temperatura ligeramente
inferior a las requeridas por los productos de pastas ordinarias. Aparte de mejorar
todas estas condiciones los productos desairados mejoran el aspecto exterior y
producen una enorme reducción de desperdicios.

1.6 SECADO.
Si se aplica energía térmica a la pieza el agua saldrá a la superficie y se
transformara en vapor.
Contracción: Durante la eliminación del agua se observa que la pasta disminuye de
volumen proporcionalmente al agua eliminada.
Comienzan a formarse huecos, estos son proporcionales al agua eliminada.
Evaporación: La evaporación se ve influenciada por la presión de vapor, la
temperatura, las condiciones del aire ambiente, la plasticidad y la forma y
dimensiones de los productos a secar.
El agua de la superficie de la pieza se evapora, produciéndose una aproximación
entre las moléculas de la capa superficial, que origina diferencias de presión las
cuales hacen fluir el agua del interior hacia la superficie. Es decir la diferencia de
humedad entre los puntos de la superficie y del interior es el motor que hace mover
el agua.
Esta diferencia de humedad produce diferencias de contracción que ocasionan
tensiones internas que si son superiores a las tensiones límites de la pieza producen
la rotura; es por eso que es necesario un secado controlado y no brusco. Es esencial
para una evaporación perfecta eliminar el vapor producido ya que el aire tiene una

13 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
capacidad limitada para tomar el vapor de agua, sino es posible que se produzcan
condensaciones.
Es necesario que el aire del lugar de secado sea seco, caliente y además se renueve
constantemente [3].

1.7 TIPOS DE SECADO.
Secado Natural: Es el tipo de secado más antiguo, se realiza al aire libre y se
colocan de tal manera que quede espacio entre los ladrillos para que circule el aire.
A veces los lugares de secado están cubiertos y permiten una elemental regulación
de sombras y corrientes de aire. La velocidad de secado de esta manera depende
mucho de las condiciones ambientales a las cuales está sometido.
Secado Artificial: La principal ventaja de este sistema es el secado continuo durante
todo el año, además se consigue un secado más uniforme y los desperdicios son
menos.
Secado por Tunel: Es aquel en el que los ladrillos recién moldeados son colocados
sobre vagonetas que se desplazan a lo largo de un túnel del que salen secos.
Este sistema tiene la gran ventaja de una manipulación menor y con condiciones
controladas.
En estos secaderos se introduce aire caliente procedente de los hornos que luego
es eliminado por medio de una chimenea. En la primera mitad pierde un 20 % de
agua, en tanto que en la otra mitad pierde el 80% restante.

14 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
1.8 COCCIÓN.
La acción del calor es el fundamento de la industria cerámica.
La cocción se realizaa una marcha lenta y prudente, siendo factores determinantes
el producto a cocer y el horno. Si se desea un color específico en el ladrillo, entonces
se le puede dar a través del calor que se le suministra al horno, en la tabla 2, se
muestran los diferentes tonos que puede adquirir el ladrillo dependiendo la
temperatura a la cual sea sometido.
Este proceso se realiza a temperaturas elevadas y la dosificación del calor se realiza
de acuerdo a los distintos tipos de arcilla y a las características del producto a
obtener, realizado mediante un previo análisis químico distinguiéndose tres etapas:
a) Calentamiento regulado
b) Cocción
c) Enfriamiento.

COLOR TEMPERATURA °C
Rojo naciente 525
Rojo oscuro 650
Rojo cereza oscuro 750
Rojo cereza 850
Rojo cereza clara 900
Naranja intenso 1,000
Naranja claro 1,100
Amarillo brillante 1,200
Blanco 1,300
Blanco brillante 1,400
Blanco deslumbrante 1,500 en adelante
Tabla 2. “Cuadro de control de cocción”.

15 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
1.8.1 HORNOS.
Pueden ser de numerosos tipos y formas. Debe ser construido en un sitio
suficientemente drenado para borrar todo indicio de humedad. La bóveda debe ser
suficientemente refractaria para resistir altas temperaturas, y las frecuentes
expansiones y contracciones. Existen hornos de combustibles líquidos gaseosos o
sólidos. La tabla 3 nos muestra la variedad de hornos que existe para la cocción de
ladrillos, en esta se pueden ver las ventajas y desventajas de cada tipo.

TIPOS DE HORNOS
Bóveda de tiro ascendente Cámaras múltiples Bóveda de tiro invertido Bóveda y tiro inverso Semicontinuo de cámaras Continuos Túnel

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
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 400ºC.,
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
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
Se trata de un horno
construido para alta
temperatura 1350°C
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.

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
Estos hornos se caracterizan por
que el producto en la cocción 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.

VENTAJAS
Bajo en costos de
operación, producción
diversificada.
VENTAJAS: Reduce el tiempo de
combustible
Reduce costos de operación
VENTAJAS: Cocción
homogénea
Distribución de
temperatura uniforme
VENTAJAS Buena
productividad y velocidad de
producción para pequeños
productores, bajo costo
operativo, bajo nivel de
pérdidas por quiebre
VENTAJAS Facilidad de operación,
recuperación de calor, uso de
diversos tipos de combustibles,
producción diversificada(ladrillos y
tejas)
VENTAJAS Bajo costo operativo,
buena producción y velocidad de
producción, quema homogénea y
bajo nivel de pérdidas por quiebre y
rajaduras.
VENTAJAS Puede usar varios tipos de
combustible, posibilidad total de
recuperación de calor, menor insumo
de mano de obra, mayor
productividad, quema homogénea,
mayor velocidad de producción.
DESVENTAJAS
La cámara de combustión
tiene mayor temperatura en
la parte inferior y más fría en
la parte superior
No garantiza una buena
cocción de los productos

DESVENTAJAS
Alto costo inicial para su construcción
Requiere mayor espacio para
construcción, consumo energético
específicamente alto.
DESVENTAJAS
Pérdidas a través de
paredes del horno,
pérdidas en aberturas y
rendijas, calor acumulado
en las paredes del horno
DESVENTAJAS Producción
en cantidades bajas,
alimentación continua de
aserrín o leña
DESVENTAJAS Quema poco
homogénea, enfriamiento lento,
elevado insumo de mano de obra,
porcentaje relativamente bajo de
productos de calidad.
DESVENTAJAS Usar alimentación
continua y automatizada de leña y/o
astillas, controlar la curva de
cocción mediante termopares.
DESVENTAJAS Inversión elevada,
operación continua, requiere precisión
en la obra de montado, exige cuidados
para el mantenimiento con el sistema
de comando electrónico de la quema.

17 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
1.9 PRINCIPIOS BÁSICOS DEL DISEÑO DE HORNOS.
Dejando aparte los hornos eléctricos, en el diseño de hornos podemos diferenciar
tres tipos según su tiro o más bien según la dirección que siguen los gases en el
interior de la cámara, así como lo muestra la figura 1.5: los de tiro ascendente, tiro
cruzado y tiro descendente o invertido.

FIGURA 1.5. “Tipos de horno, según la dirección del desplazamiento de los gases”.

En general tienen un mejor rendimiento los de tiro invertido y es que el fundamento
de esta idea es que el fuego y los gases calientes estén en la cámara el mayor
tiempo posible. Cuando se habla de rendimiento no es solamente de hornos que
funcionan mejor o peor sino de la relación entre la carga (nº de piezas/volumen) y
el combustible consumido, otra ventaja del tiro invertido es que reparte mejor el calor
y tiende a hacer hornadas más uniformes. Sin embargo los de tiro ascendente tienen
la ventaja de ser más sencillos de construir y con la práctica y una buena relación
entre el aire secundario y la chimenea podemos conseguir un horno relativamente
uniforme.

18 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
Las formas sencillas tienden a dar mejores resultados que las formas complicadas.
Por lo general los hornos son cuadrados porque son más fáciles de construir pero
pueden ser redondos sin problema sobretodo en el caso de tiro ascendente, véase
figura 1.6.
El punto de partida habitual suele ser un cubo, si por la razón que sea debemos
agrandar ese cubo es mejor hacerlo en horizontal y añadir más quemadores que en
vertical, conseguiremos una mejor distribución del calor [4].

FIGURA 1.6. “Formas de construcción de los hornos para dar mejores resultados”.

1.10 CONSTRUCCIÓN DEL HORNO.
Los materiales utilizados en la construcción de los hornos son;
 Piedras
 Ladrillos
 Adobes
 Castillos de varilla ahogados en concreto
 Recubrimientos de barro

19 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
El material con el cual es construido el horno debe ser específico de acuerdo a
cada una de sus partes, ya que algunas son severamente expuestas al calor,
así como otras son únicamente para protegerlo de los daños que le puede
ocasionar el medio ambiente.
La siguiente tabla 4 describe los materiales utilizados para las distintas partes
que componen un horno.
PARTES DEL HORNO MATERIALES
Cimientos Piedras, arcillas y arena
Parrilla de carga Ladrillo y arcilla
Muros o paredes Adobes dearcilla y arena
Revoque Arena, arcilla y paja
Vigas de protección Palos de eucalipto

TABLA 4.”Características de un horno ladrillero tradicional”.

Por lo general el uso de estos materiales son manejados de manera errónea, ya
que las proporciones no cumplen con los requisitos de construcción haciendo
que el horno presente fracturas, desgaste, fugas de calor, así como perdida de
producto final por las condiciones en las que se trabaja.
Regularmente el mismo personal se encarga de la construcción del horno
desconociendo la forma adecuada para aprovechar las dimensiones de este, por
esta razón la vida útil de este tipo de hornos es relativamente corta, dejando
como consecuencia una serie de reconstrucciones periódicas en vez de un
mantenimiento preventivo.

20 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo

FIGURA 1.7. “Vista frontal del horno”.

FIGURA 1.8. “Vista lateral del horno”.

21 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
1.11 PROCESO DE PRODUCCIÓN DE LADRILLO.
A manera general, en el siguiente diagrama, figura 1.9, se menciona la secuencia
de pasos que se lleva a cabo para la producción de ladrillo rojo, desde la extracción
de materia prima hasta la obtención del producto.

FIGURA 1.9. “Diagrama de flujo del proceso del ladrillo”.

22 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
1.12 CARACTERISTICAS DEL LADRILLO.
Se utilizan diversas materias primas para la elaboración de la mezcla que servirá
para la fabricación de los ladrillos rojos, esta mezcla tiene los siguientes
componentes:
1.- Barro
2.- Lama
3.- Arenilla
4.- Abono de caballo
La composición de la mezcla puede variar conforme a la calidad de la materia prima,
cuando esta se presenta con demasiadas impurezas ajenas o su calidad es baja,
durante el mezclado los componentes de la pasta se tendrán que balancear para
obtener una composición homogénea que cumpla con las condiciones necesarias.
Conforme a lo anterior, para la elaboración de la mezcla de los ladrillos se tienen
que balancear las materias primas utilizadas ya que si no se cumple con los
requerimientos necesarios se tienen como consecuencias los siguientes puntos.
 Si la mezcla tiene una cantidad mayor de barro el ladrillo tiende a quebrarse.
 Si la mezcla tiene una cantidad mayor de arenilla el ladrillo se desmorona.
 Si en la mezcla existe una mayor cantidad de lama el cocido del ladrillo no
se efectuara adecuadamente.
Una vez cumplidas estas especificaciones se proceden a colocar la mezcla sobre
los moldes, estos moldes tienen 10 divisiones de 2 x 5 bloques son de madera sus
dimensiones son; 13.5 cm de ancho, 25.5 cm de largo y 6.5 cm de alto como se
muestra en la figura 1.10.

23 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo

FIGURA 1.10. “Moldes estándar para ladrillo”. Estos pueden ser fabricados en diferente medida
según el tamaño requerido en los ladrillos.

1.13 TIPOS DE LADRILLOS.
Ladrillos perforados que son usados en fachadas y tienen más del 10% de su cara
perforada, mientras que el denominado macizo tiene menos de ese 10% perforado.
Los más populares durante mucho tiempo sobre todo en las poblaciones rurales y
en los países en vías de desarrollo fueron los ladrillos artesanales, toscos y rugosos
que hoy en día tienen también cualidades decorativas.
También se han logrado los ladrillos de cerámica destinados al uso específico de la
decoración y que resulta algo costoso pero que imprimen mayor atractivo a los
ambientes en los que se usan así como son más fáciles de limpiar y mantener
porque son más durables.

24 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
1.13.1 CLASIFICACIÓN DE LADRILLOS.
Clasificación de ladrillos por su fabricación.
 Ladrillo de tejar fabricados a mano, secados en horno hormiguero.
 Ladrillo de mesa fabricados a mano, cocidos en hornos fijos.
 Ladrillos prensados, de cara fina, fabricados con prensa de estampa y
cocidos en horno fijo.

Clasificación de ladrillos por su cocción.
 Adobes secados al sol, no sometidos a acción del fuego.
 Ladrillos santos, son los que por un exceso de cocción se le ha producido
una vitrificación.
 Ladrillos recochos, son los que han estado sometidos a una cocción
despareja, presentan manchas pardas y rojizas.
 Ladrillos pardos, son los que han sufrido una cocción insuficiente.

Clasificación de ladrillos por su forma.
 Ladrillos macizos son de forma paralelepípedos figura 1.11.
 Ladrillos perforados son las que presentan perforaciones paralelas a una
cualquiera de las aristas.
 Ladrillos huecos son los que presentan perforaciones paralelas a cualquiera
de sus aristas.
 Ladrillos aplantillados son los que tienen una forma geométrica diferente a
los paralelepípedos.
 Ladrillos de mocheta tienen un corte cuadrado en uno de sus ángulos para
adaptarlos a uno de sus huecos [5].

25 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo

FIGURA 1.11. “Ladrillos macizos de campo tipo artesanal”.

1.14 TIPOS DE COMBUSTIBLES UTILIZADOS EN LA COCCION DEL
LADRILLO.
Los combustibles son cualquier sustancia o compuesto susceptible de encenderse
y mantener un proceso de combustión. El fuego es un fenómeno fisicoquímico, en
el cual la energía contenida en los enlaces químicos de los compuestos orgánicos
se libera en forma de luz y calor en un proceso de oxidación
Para que se produzca el fuego, se necesitan tres elementos que constituyen el
triángulo del fuego (Figura 1.12): el combustible (los materiales orgánicos), el
comburente (oxígeno) y calor (que inicia el proceso de combustión y lo mantiene)[6]
.

FIGURA 1.12. “Triángulo del fuego”.

26 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
Sustituir la leña en la mayoría de los hornos, la leña puede ser parcial y hasta
totalmente sustituida por otro combustible. Una forma atractiva es convertir el
desecho en Briquetas de Combustible Sólido a través de diferentes medios. Las
Briquetas de Combustible Sólido, fabricadas bajo condiciones controladas a partir
de aserrín, cáscara de arroz, cáscara de café, paja de caña de azúcar, bagazo ú
otros agro desechos, tienen alto valor calorífico y pueden ser usadas para la quema
controlada de productos de arcilla.
Al aplicar aditivos naturales a la arcilla cuando se quema a temperaturas por encima
de los 900 grados centígrados, las arcillas cambian su estructura física y se hacen
más duras y altamente resistentes a la humedad. Las arcillas especiales y las
adiciones, junto con temperaturas de quemado más altas, resultan en productos de
alta calidad, tales como: ladrillos refractarios, tejas de techo, alfarería, tejas de
cerámica, porcelana, etc. Tal como se muestra en la figura 1.13.

FIGURA 1.13. “Fuego alimentado por brínquetas de combustible”.

27 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
En muchos países, los ladrillos de arcilla cocidos son los materiales predominantes
para paredes. Los productores deben ser instruidos y estimulados a construir hornos
más eficientes. El uso de tierra vegetal constituye otro problema, pero más difícil de
resolver. En muchos casos, los aditivos pueden mejorar la calidad de los ladrillos y
bajar el consumo de combustible.

28 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo

CAPITULO 2
CONDICIONES ACTUALES DE OPERACIÓN DEL HORNO.

OBJETIVO:Conocer las condiciones en que se encuentra operando el horno e identificar las
deficiencias que presenta actualmente.

29 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
CAPITULO 2
CONDICIONES ACTUALES DE OPERACIÓN DEL HORNO.

Describe las condiciones actuales del funcionamiento y operación del horno,
especificando el material con el que está construido, estructura y el combustible que
se ocupa para la cocción.
También se menciona la técnica utilizada para la distribución del ladrillo al interior
del horno que empíricamente ha demostrado un aprovechamiento del calor.

2.0 MACRO LOCALIZACIÓN.
Limita al norte con los estados de Querétaro e Hidalgo, al sur con los estados de
Morelos y Guerrero; al oeste con el estado de Michoacán, al este con los estados
de Tlaxcala y Puebla, y rodea a la Ciudad de México. Con sus más de quince
millones de habitantes, es la entidad mexicana con mayor número de habitantes, de
los cuales más de dos tercios se concentran en la Zona Metropolitana del Valle de
México.
Se divide en 125 municipios. Su capital es Toluca de Lerdo, ver la figura 2 [7].

FIGURA 2. “Estado de México”.

https://es.wikipedia.org/wiki/Quer%C3%A9taro
https://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_Hidalgo
https://es.wikipedia.org/wiki/Morelos
https://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_Guerrero
https://es.wikipedia.org/wiki/Michoac%C3%A1n
https://es.wikipedia.org/wiki/Tlaxcala
https://es.wikipedia.org/wiki/Puebla
https://es.wikipedia.org/wiki/Ciudad_de_M%C3%A9xico
https://es.wikipedia.org/wiki/Zona_Metropolitana_del_Valle_de_M%C3%A9xico
https://es.wikipedia.org/wiki/Zona_Metropolitana_del_Valle_de_M%C3%A9xico
https://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Municipios_del_estado_de_M%C3%A9xico
https://es.wikipedia.org/wiki/Toluca_de_Lerdo

30 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
2.1 MICRO LOCALIZACIÓN.
El municipio de Chiautla se encuentra ubicado en la parte centro oriente del Estado
de México, al éste del Lago de Texcoco; corresponde a la parte central del Valle de
México, y está ubicado dentro de la porción lacustre de la cuenca hidrológica de
México. El clima es templado-semiseco; tiene lluvias importantes en verano, de
menor grado a fines de primavera e inicios de otoño, y escasas durante el resto del
año. La temperatura máxima es de 32.5° y se registra, principalmente, en el mes de
mayo; la menor de 6.5°, es frecuente en enero. La temperatura media oscila entre
los 15 y los 25 grados centígrados [8], ver figura 2.1.

FIGURA 2.1.”Municipio de San Andrés Chiautla”.

2.2 ESTRUCTURA DEL HORNO Y FUNCIONAMIENTO.
En la actualidad los hornos de tiro ascendente han tenido algunas mejoras pero
siguen siendo del tipo tradicional artesanal.
Los hornos utilizados actualmente en el sector ladrillero del municipio de San Andrés
Chiautla, poseen básicamente un formato geométrico y este es:

31 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
 El horno de tiro ascendente de base rectangular
El horno que se describe tiene una capacidad máxima de 25 millares de ladrillos
artesanales.
Este horno se caracteriza por tener una cámara de combustión que se encuentra
en la parte inferior del horno, la altura total del horno a su máxima capacidad es de
7 metros, existe una parrilla que se encarga de suministrar el aire necesario para
quema de combustible así como para dispersar las cenizas que se generan en la
combustión.
La cámara de cocción tiene como dimensiones; 7 metros de altura por 3.7 metros
de ancho y 6.5 metros de largo, cuenta con dos respiraderos que están conectadas
a la parrilla. Véase figura 1.7 (página 20).
Para la distribución de los ladrillos crudos al interior del horno se tiene una
compuerta de 80 cm de ancho y 4 metros de alto que facilita su acomodo.
Las paredes del horno tienen un grosor de 60cm que permiten guardar y mantener
el calor dentro del mismo cabe destacar que las paredes internas y externas
presentan deterioros y que tienen que ser reparados después de cada quema.
Cuenta con dos compuertas de alimentación, la compuerta de la cámara de
combustión tiene forma de bóveda catenaria por donde se suministra el combustible
(aserrín, cascara de coco, madera y otros residuos) al usar este tipo de
combustibles en la quema se presentan emisiones de gases contaminantes que son
liberados al medio ambiente. Véase figura 1.8 (página 20).
El horno se encuentra a la intemperie por lo tanto está expuesto a las condiciones
climáticas de la zona.

32 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
2.3 ETAPAS DE SECADO NATURAL.
Etapa 1: Una vez que se retiran los moldes de la mezcla de lodos, los ladrillos
quedan colocados en una plancha de tierra con una ligera capa de aserrín esto se
hace para que al momento de retirarlos estos no se queden adheridos al suelo y no
puedan retirarse con facilidad o en la mayoría de los casos romperse, el ladrillo
crudo deberá perder el 30% de la humedad que presenta una vez cumplido este
porcentaje puede ser manejado manualmente y se procede a que sea apilado para
continuar con el secado total, ver figura 2.2.

FIGURA 2.2. “La mezcla de lodos es colocada en los moldes para tomar forma de ladrillos”.

Etapa 2: Una vez apilados los ladrillos así como se muestra en la figura 2.3, se
espera que estén completamente secos, debido a las condiciones climáticas el
proceso de la primera y segunda etapa del secado puede durar 72 horas en días
soleados o 15 días por las condiciones adversas del clima que presenten durante
esta etapa.

33 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo

FIGURA 2.3. “Los ladrillos son apilados para aprovechar el aire y sol como medio de secado
natural”.

En la tabla 5 muestra el peso de los ladrillos durante toda la etapa del secado
natural.

ETAPA DEL LADRILLO ROJO PESO (Kg)
Ladrillo húmedo 3.5
Ladrillo pre-secado (24 horas) 3.25
Ladrillo seco (de 3 a 15 días) 2.55
Tabla 5. “El peso del ladrillo disminuye al pasar por la etapa de secado”.

34 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
2.4 MÉTODO DE DISTRIBUCIÓN DE LADRILLOS DENTRO DEL HORNO.
El método empleado en la distribución de ladrillo crudo dentro del horno se divide
en cuatro partes y tienen una función específica;
A) Base inferior
B) Base media
C) Cajón sencillo
D) Cajón doble
La distribución de los ladrillos dentro del horno se lleva a cabo en la parte inferior
que está dividida en dos secciones dejando un espacio en medio, este espacio
tiene la función de suministrar el aire requerido para la combustión así como para la
acumulación de cenizas y desperdicios que se genera en la cocción del ladrillo, la
“parrilla” llamada así por los trabajadores, se construye con los mismos ladrillos que
se producen, esta simula una especie de rejilla dejando espacios entre cada uno de
los ladrillos, de tal manera que no sean tapados por la ceniza, el desperdicio y se
depositen en su interior. En la siguiente figura 2.4 se muestra la parrilla

FIGURA 2.4. “Parrilla del horno”.

35 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
A) Base inferior.
Es la base la que se encarga de sostener el peso de los ladrillos que se van a
acomodar sobre esta, su construcción es más robusta y emplea una mayor cantidad
de ladrillo como se muestra en la siguiente figura 2.5.

FIGURA 2.5. “Base inferior”.

B) Base media.
Una vez terminada la base inferior se cambia la forma de acomodar los ladrillos,
esta es menos robusta en donde la distribución deja un espacio mayor entre cada
hilera de ladrillo esto tienecomo finalidad permitir que las llamas tengan mayor
alcance en la superficie del horno base media, se muestra en la figura 2.6.

FIGURA 2.6. “Base media”.

36 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
C) Cajón sencillo.
Se continúa con el acomodo de los ladrillos, en esta parte la distribución cambia los
ladrillos son acomodados de manera alternada como se muestra en la figura 2.7 los
espacios entre estos son de mayor tamaño como consecuencia el fuego tiene una
manera más libre de circular, el cajón sencillo es utilizado para que los ladrillos que
se van a colocar en la parte superior tengan una cocción adecuada.

FIGURA 2.7 “Distribución de ladrillo en forma de cajón sencillo”.

D) Cajón doble.
El cajón doble tiene como diferencia del cajón sencillo el uso de dos ladrillos, el
acomodado es prácticamente igual pero los espacios se reducen lo que provoca
que las llamas que circulan en la parte inferior sean contenidas y así el fuego sea
aprovechado, visualmente se aprecia que ligeras llamas salen por toda la superficie,
esto quiere decir que la distribución de ladrillo se hizo adecuadamente. En la figura
2.8 se observa un método de distribución de cajón doble.

37 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo

FIGURA 2.8. “Distribución de ladrillo cajon doble”.

2.5 CONDICIONES DE OPERACIÓN.

Para proceder con el proceso de cocción, el ladrillo seco se acomoda dentro del
interior del horno, se emplea un método de distribución con el que se logra una
disipación del calor en toda la cámara de cocción y así mantenerlo constante.
La quema de combustibles se efectúa manualmente utilizando palas, carretillas y
otras herramientas requeridas para introducir el aserrín, esta alimentación se va
efectuando durante un tiempo aproximado de 48 horas sin parar. Se queman
alrededor de 4 toneladas entre aserrín, madera y cascaras de coco.
Cuando la cocción llega a un punto en donde se debe decidir si se sigue alimentando
el horno, los trabajadores observan que las llamas salen por la superficie del horno
con mayor intensidad en ese momento deciden dejar de suministrar combustible,
hasta que las llamas por un determinado lapso de tiempo disminuyan su intensidad
y se reanuda la alimentación para así mantener una temperatura adecuada para la
cocción del ladrillo. La etapa de cocción termina al presentar una disminución en la
altura, esto debido a la eliminación de agua de los ladrillos, hasta llegar a una

38 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
medida que por base a la experiencia de los trabajadores indica que la cocción se
ha efectuado adecuadamente.
Enfriamiento: Una vez finalizada la cocción el ladrillo permanece dentro del horno
durante dos días esto es consecuencia de que el enfriamiento se produce de forma
natural sin ninguna ayuda de equipos de refrigeración, ventilación, extracción etc,
por otra parte las paredes del horno presentan una temperatura elevada y no es
posible acercarse para continuar con la descarga del producto, la descarga se
efectúa manualmente por etapas retirando en un principio los ladrillos cocidos que
se encuentra en la superficie, continúan con los ladrillos que se encuentran en la
parte media del horno, y finaliza al llegar a los ladrillos del inferior, cabe resaltar que
durante cada descarga los trabajadores pueden presentar quemaduras tanto en sus
manos como en la ropa de trabajo ya que los ladrillos son retirados con una
temperatura mayor a la del ambiente es por esa razón que la descarga se lleva a
cabo por etapas.

2.6 EMISIÓN DE GASES CONTAMINANTES DURANTE EL PROCESO DE
COCCIÓN.
Debido a la combustión incompleta de los combustibles utilizados y como
consecuencia de ello, se lanza a la atmosfera grandes cantidades de gases tóxicos
de Dióxido de carbono (𝑪𝑶𝟐), Monóxido de carbono (𝑪𝑶), Dióxido de azufre (𝑺𝑶𝟐),
Monóxido de nitrógeno (𝑵𝑶) etc. que contaminan el aire de zona circundante,
generan riesgo de precipitación de lluvias acidas 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
sustentabilidad de la vida y afectando al comportamiento del clima global.

39 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
En la tabla 6 muestra el daño causado por cada gas que es emitido durante la
cocción.
Gas contaminante Causa Consecuencia
Dióxido de carbono
(𝑪𝑶𝟐)
Se desprende a partir de
la combustión de
combustibles fósiles, así
como de la quema de
basura
En concentraciones altas puede
afectar la función respiratoria y
provocar excitación seguida por
depresiones del sistema
nervioso central
Monóxido de carbono
(𝑪𝑶)
Cualquier cosa que
queme carbón, gasolina,
keroseno, petróleo,
propano o madera, leña
El toxico remplaza el oxígeno en
el torrente sanguíneo y como
consecuencia, el corazón, el
cerebro y el cuerpo sufrirán por
la falta de este
Dióxido de azufre
(𝑺𝑶𝟐)
Más común liberado en
erupciones volcánicas y
es preocupante a escala
global, debido a su
potencial influencia en el
clima
Irritante a los ojos, garganta y
vías respiratorias, la sobre
exposición en corto tiempo
causa inflamación e irritación
puede ser peligrosa para
personas con enfermedades
cardiacas o pulmonares previas
Monóxido de nitrógeno
(𝑵𝑶)
Proviene de la
combustión de gasolinas,
humo de tabaco,
detonación de dinamita y
de soldadura de metales
Irrita ojos, nariz y garganta y
posiblemente causa sensación
de falta de aliento, cansancio y
nauseas, quemaduras graves
TABLA 6. “Causas y consecuencias de los diferentes gases emitidos en la coccion de ladrillos”.

40 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
2.7 MANTENIMIENTO DEL HORNO.
Los trabajos de mantenimiento más 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 algunos ladrillos que lo conforman
tienden a fundirse, con lo cual se corre riesgo que la parrilla de carga sea afectada,
por lo que es necesario sustituir estas para garantizar su estabilidad. Evaluación de
las características técnicas del horno en el proceso de quema “Hornos de tiro
ascendente y natural”, nos muestra las siguientes características técnicas durante
su operación.
c) 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.
d) 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.
e) 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.
f) Los productos cocidos no tienen una calidad homogéneay que difícilmente podría
pasar los estándares de calidad si esta se sometiera a evaluación.

41 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
g) La eficiencia térmica del horno es inferior al 20 %, es decir, que solamente
aprovecha el 20 % de la energía suministrada para la cocción de los productos
mientras que, el 80%, se disipa por la parte superior del horno y por las paredes de
la cámara de cocción.

42 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo

CAPÍTULO 3
DISEÑO Y SISTEMA DE CONTROL DEL HORNO.

OBJETIVO:
Proponer un diseño de un nuevo horno basándonos en el horno anterior
mencionado, este debe tener una mayor eficiencia en el aprovechamiento del
combustible para aumentar la producción y disminuir los gases contaminantes.

43 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
Capítulo 3
“DISEÑO Y SISTEMAS DE CONTROL DEL HORNO”.

En este capítulo se realiza un estudio teórico de la distribución de los ladrillos dentro
del horno, cálculos para determinar la cantidad de combustible y la construcción del
horno, así como la selección de equipos para mejorar y agilizar la cocción del
producto.
El diseño y la automatización del horno para el cocido de ladrillo, debe de cumplir
con las especificaciones adecuadas para obtener un producto de mayor calidad que
a su vez reduzcan tiempos muertos y maximizar la producción del mismo.
Con este diseño se pretende disminuir las pérdidas del producto y obtener una
cocción uniforme en todo el lote. Esto nos permitirá un aprovechamiento óptimo de
la quema de combustible dentro de la cámara de cocción y a su vez tener un
aislamiento térmico capaz de evitar las fugas de calor.

3.0 FORMULACIÓN MATEMÁTICA.
Los modelos matemáticos se basan en considerar el intercambio de energía entre
el gas (gases producto de la combustión) y el sólido (ladrillo), tomando en cuenta
los fenómenos de conducción, convección y radiación.
Los modelos que a continuación se describen utilizan propiedades y parámetros
físicos, las siguientes suposiciones están implícitas en los modelos:
1.- La transferencia de calor se efectúa del gas al solido
2.- El gas fluye dentro del horno en régimen laminar
3.- La convección forzada domina sobre la natural

44 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
4.- No se considera reacción química ni efectos de re-radiación
5.- Las propiedades físicas se mantienen constantes
6.- El combustible es gas natural alimentado por un exceso de oxígeno para su
correcta quema.

Temperatura ambiente.
El valor utilizado para la temperatura ambiente fue de 25°C, que es el valor de la
temperatura promedio en el sector ladrillero de San Andrés Chiautla. Aunque en la
práctica la temperatura ambiente puede variar significativamente en un mismo día,
en la base de cálculos se le considero constante.
El horno físicamente tendrá una forma de cubo según experiencias por simulación
y mediciones experimentales, se ha encontrado que esta figura es la que garantiza
mayor uniformidad de las temperaturas de punto a punto en el interior del horno.
Véase figura 3.

FIGURA 3. “Forma geométrica ideal para la cocción de ladrillo”.

45 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
3.1 CONSTRUCCIÓN DEL HORNO.
La construcción del horno está definida desde los cimientos hasta la selección de
equipos para su automatización. La estructura del horno estará compuesta de
ladrillo, el mismo material que se va a producir, este ladrillo está compuesto de
arcilla y otros componentes mencionados anteriormente con las mismas
dimensiones estándar de ladrillo, el horno contará con una compuerta de acero
inoxidable corrediza para facilitar la carga/descarga así como obtener un
aislamiento térmico optimo durante la quema, las medidas del horno son de 3.0
metros de ancho, 3.30 metros de largo y 2.50 metros de altura, esto permitirá
albergar 10,000 ladrillos con el espacio suficiente para obtener una cocción
homogénea en todo el lote.
Dentro del horno se encuentran cuatro deflectores de metal localizados en las
esquinas superiores de cada una de las cámaras esto ayuda a la disipación del calor
en todo el horno, en la parte inferior el horno cuenta con rieles de acero inoxidable
y durmientes de concreto en donde se soportara la plataforma carga con el lote de
ladrillos para facilitar la entrada y salida de ladrillos.
Los componentes externos del horno tales como: la chimenea, ducto de ventilación,
plataforma de acero y compuertas de alimentación están diseñadas para soportar
temperaturas entre los 1000 y 1250 °C y a continuación se describe su
funcionamiento.
La entrada y salida del producto será introducido por el equipo winche capaz de
desplazar dichas cargas a diferencia de los componentes mencionados con
anterioridad este dispositivo no estará en contacto directo con estas temperaturas,
pero su cable y gancho si lo estarán.
 La chimenea: Tiene la finalidad de expulsar una parte de los gases calientes
que se producirán dentro de la combustión y de la descomposición de
algunos materiales que están inmersos en el producto. Los ladrillos crudos
contienen una cantidad de agua adherida molecularmente que en la cocción
será eliminada, este vapor de agua será expulsado igualmente por la

46 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
chimenea, figura 3.1, eliminando así cualquier rastro de humedad en el
horno.

FIGURA 3.1. “Chimenea del horno”,

 Compuerta de alimentación: El horno tiene cuatro compuertas de
alimentación con el tamaño necesario de acuerdo a la dimensión del
quemador y los ductos para el motor soplador, tendrá dos funciones
1.- Las compuertas de alimentación son la entrada del combustible, donde la cabeza
del quemador será colocada para que se lleve a cabo la quema dentro del horno.
2.- Alimentar de aire externo por medio de ductos conectados al motor soplador
para disminuir la temperatura al término de la quema y también impulsar los gases
calientes hacia el ducto de ventilación.
 Ducto de ventilación: Conecta las dos cámaras de combustión a una
distancia adecuada para que se logre un intercambio de temperatura, con
esto se pretende que los gases encerrados en la cámara 1 en donde se llevó
la quema, se transfieran a la cámara 2 para que aumente su temperatura y
sea secado el siguiente lote de ladrillo crudo. El ducto de ventilación cuenta
con un dispositivo dámper que será activado cuando se quiera intercambiar

47 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
los gases de una cámara a otra y no permita el paso de los vapores de agua,
como se muestra en la figura 3.2.

FIGURA 3.2. “Tubería de ventilación y compuerta damper”.

 Plataforma de acero: está construida de acero de alto carbono de tal forma
que soporte el peso y temperatura a la que estará expuesta durante toda la
quema, para permitir la circulación del calor en todo el lote, está diseñada
bajo el principio de las parrillas.

 Winche tiene la función de desplazar la plataforma con la ayuda de su cable
de acero dentro de la cámara para realizar la quema, una vez terminada se
extrae la plataforma con toda la carga.

 Motor soplador: cumple con dos funciones específicas.
1.-Se encarga de impulsar el aire caliente de una cámara a otra por medio del
ducto de ventilación.
2.-Disminuir la temperatura del lote y este pueda ser manejado para su
descarga.

48 Propuesta de automatización y modernización dehorno para cocido de ladrillo rojo
3.2 FUNCIONAMIENTO DEL HORNO.
El principio de funcionamiento de los hornos consiste en cocer de manera
homogénea un lote de ladrillos crudos y obtener por medio de la quema un producto
final con la calidad suficiente para ser entregada al cliente.
En este caso se tienen dos cámaras de combustión con los componentes
mencionados anteriormente.
El proceso de la quema se lleva a cabo de la siguiente manera:
Una vez instalados los equipos de combustión (quemadores) en la cámara 1 se
ingresa la carga de ladrillos crudos distribuidos sobre la plataforma, para
posteriormente iniciar con la cocción, debido a que los ladrillos entran con un
porcentaje de humedad elevado, un aumento acelerado de la temperatura con
ayuda de los quemadores puede afectar el producto es por eso que la temperatura
se ira elevando gradualmente en este caso a una temperatura de 100°C, al llegar a
este valor el agua que está adherida en los ladrillos crudos se eliminara y estos
vapores de agua serán expulsados al medio ambiente por medio de la chimenea y
no permitirá el traslado a la cámara 2 puesto que el ducto de ventilación que las
conecta estará cerrado por el dispositivo dámper. Véase figura 3.3.

FIGURA 3.3. “Hornos de combustión unidos por ducto de ventilación”.

49 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
Una vez eliminada el agua dentro del horno la temperatura continuara
incrementando a un límite de 1,000°C que es la adecuada para realizar la cocción
en todo el lote, se mantendrá de manera constante por medio de la automatización
de los quemadores y sus dispositivos de control de temperatura durante un tiempo
de 8 horas aproximadamente, pasado este lapso de tiempo la combustión del
producto está terminada y se continua con el ciclo de ventilación.
El ciclo de ventilación tiene en si dos objetivos, el primero es disminuir la
temperatura del horno después de la cocción y el segundo objetivo es trasladar el
aire caliente que se encuentra dentro de la cámara 1 y transportarlo a la cámara 2.
El siguiente lote se encuentra dentro de la cámara 2, al igual que en el horno 1 la
carga contiene un porcentaje de humedad inicial la cual será retirada, pero esta vez
sin utilizar los quemadores, es aquí donde se aprovechará el aire caliente que se
encuentra en la cámara 1, la chimenea será cerrada para no dejar escapar el aire
caliente que se encuentra encerrado en la cámara, se abre la compuerta del ducto
de ventilación (dámper) y se canaliza el aire caliente a la cámara 2 esto al ser
impulsado por el soplador, este proceso estará controlado por medio de dos
indicadores de temperatura uno instalado en cada cámara. Cuando la temperatura
alcance los 100°C los vapores desprendidos se disipan por medio de la chimenea
al medio ambiente, al momento de no presentar vapor de agua se cierra la chimenea
y se continúa trasladando el aire caliente de la cámara 1 a la 2. Se ha demostrado
que estos gases de combustión son capaces de alcanzar temperaturas que rondan
entre los 400°C - 450°C y no son aprovechados como en este caso. Cuando se llega
a esta temperatura el dámper se cierra automáticamente permitiendo que continúe
la ventilación únicamente en la cámara 1 al llegar a los 60°C se abre la puerta y es
extrae la carga, simultáneamente son instalados los quemadores en la cámara 2
que poseen la característica de desmontarse junto con los componentes que
ayudan a su automatización, para dar inicio a la combustión a partir de la
temperatura extraída de la cámara 1, es así como se forma un ciclo en ambas
cámaras. Así como se muestra en la figura 3.4.

50 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo

FIGURA 3.4. “Diseño final de las dos camaras conectadas”.

Se aprovechan los calores normalmente perdidos, aumentando la eficiencia
energética del sistema ahorrando no solo combustible y dinero, además se
disminuye la masa de CO2 emitido a la atmósfera, maximizando la capacidad
productiva.

3.2.1 DISTRIBUCION DE LOS LADRILLOS DENTRO DEL HORNO.

En la practica la separación entre cada ladrillo es empírico, pero en promedio puede
variar entre 1 cm y 0.75 cm, basados en la experiencia previa de los ladrilleros los
valores muy pequeños de 0.25 cm no serán prácticos y mayores de 2 cm no
proporcionan una cocción homogénea debido a lo anterior utilizamos el valor
promedio de 0.5 cm
El coeficiente de transferencia de calor depende de las dimensiones del ladrillo y
del espacio que existirá entre ellos así como también de las dimensiones del horno
y su definición es la siguiente. 𝐴𝑇 =
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑑𝑟𝑖𝑙𝑙𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑛 𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑜𝑠

51 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
El volumen total de ladrillos con espacios debe tener una distribución de tal forma
que la cocción entre estos sea homogénea a continuación se muestra gráficamente
la forma de distribución de ladrillos dentro del horno. Las figuras 3.5 y 3.6, muestran
la distribución y acomodo de ladrillos dentro del horno.

FIGURA 3.5. “Distribucion de ladrillos dentro del horno”.

FIGURA 3.6. “Distancia entre filas de ladrillos”. Es fundamental ya que permitira el flujo del calor en
todo el lote.

3.3 SISTEMA DE AISLAMIENTO TERMICO.
Los materiales con el cual se construirá nuestro horno serán de ladrillos refractarios,
es de sumo interés conocer la conductividad térmica que presentan los materiales
para la construcción del horno, para el caso de ladrillo rojo refractario se tiene un

52 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
ladrillo macizo con las siguientes dimensiones 12 cm de ancho por 24 cm de largo
y 6 cm de grosor, el valor de k es de 0.8 W/m °C.

3.4 BALANCE CALÓRICO DEL HORNO.

El horno actual opera por lote y el análisis no es de flujo para el combustible
quemado y del ladrillo refractario, por lo cual se utiliza un concepto de sistema y no
de volumen de control. Se tiene entonces un sistema cerrado que no produce
trabajo, pero que admite los flujos de energía térmica.
La ecuación 1 muestra el balance general de energía a utilizar.
𝐸𝑒𝑛 + 𝐸𝑔 − 𝐸𝑠 − 𝐸𝑐 = 𝐸𝑎 (1)
El análisis que se plantea a continuación, supone que el horno está operando en
estado estacionario y los procesos evolutivos en el tiempo no existen. Por lo cual no
existe acumulación positiva o negativa de energía. Para un horno real de tipo
artesanal sin control de temperatura, evidentemente estos supuestos no se cumplen
estrictamente, pero para un horno con rampa de calentamiento (transitorio) y un
tiempo de estabilidad, si puede esperarse que sean válidas las anteriores
suposiciones, exceptuando el transitorio, que deberá estimarse con otro modelo,
para calcular la duración temporal del mismo (el tiempo transitorio).
La ecuación de balance energético o de potencia energética (incluye el tiempo) es:
𝑄𝑐 = 𝑄𝐿 + 𝑄𝑔 + 𝑄ℎ + 𝑄𝐻 (2)
𝑄𝑐 = 𝑀 𝑥 𝑃𝑐𝑖 (3)
M=Es la masa que se quema (balance energético) o es el flujo másico si el balance
es de potencia.

53 Propuesta de automatización y modernización de horno para cocido de ladrillo rojo
QL=Calor o potencia calórica de tipo sensible, que debe aplicarse sobre los ladrillos
a quemar, cuando se llevan desde la temperatura inicial (mínima de 30ºC), hasta la
temperatura de quemado promedio, de 1,000 ºC. Se aclara que el proceso de
combustión debe generar temperaturas mayores, de alrededor de 1,500 ºC, de tal
manera que los gases puedan quedar con energía calórica residual, que pueda
movilizar los gases de combustión al interior