CD-1300

Vista previa del material en texto

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL 
 
 
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA 
 
 
 
DISEÑO DE UN HORNO PARA LA PRODUCCIÓN DE CAL VIVA Y 
DE CAL HIDRATADA DE 120 TONELADAS DE PRODUCCIÓN 
DIARIA 
 
 
 
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENI ERO 
MECÁNICO 
 
 
EDISON RENÉ MONTALUISA MONTALUISA 
HENRY GEOVANNY TIPÁN CHÁVEZ 
 
 
DIRECTOR: ING. JAIME VARGAS 
 
 
Quito, Febrero 2008 
i 
 
 
DECLARACIÓN 
 
 
 
Nosotros, EDISON RENÉ MONTALUISA MONTALUISA y HENRY GEOVANNY 
TIPÁN CHÁVEZ, declaramos bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de 
nuestra autoría; que no ha sido previamente presentada para ningún grado o 
calificación profesional; y, que hemos consultado las referencias bibliográficas que 
se incluyen en este documento. 
 
 
 
 
 
 
 
__________________________ ________________________ 
 EDISON R. MONTALUISA M. HENRY G. TIPÁN CH. 
 
 
ii 
 
CERTIFICACIÓN 
 
 
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por los señores EDISON RENÉ 
MONTALUISA MONTALUISA Y HENRY GEOVANNY TIPÁN CHÁVEZ, bajo 
nuestra supervisión. 
 
 
 
 
 
 
 
 _________________________ _________________________ 
 ING. JAIME VARGAS ING. ALVARO FLORES 
 DIRECTOR DE PROYECTO COLABORADOR DE PROYECTO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
iii 
AGRADECIMIENTO 
 
 
Expresamos nuestra más sincera gratitud a todo el personal docente, de la 
Escuela Politécnica Nacional, que desde el inicio de la carrera supieron brindar 
sus, conocimientos, opiniones y sugerencias. 
 
Queremos expresar nuestros agradecimientos de manera muy especial al 
Ing. Jaime Vargas por su dirección y ayuda. 
 
Agradecemos a todo el personal de la Empresa LUMOIL CLTDA ., que 
brindaron un valioso aporte durante el desarrollo del presente Proyecto de 
Titulación y a todos los amigos que nos entregaron sus ideas, consejos y apoyo, 
durante toda la etapa de instrucción profesional. 
 
Así también, al personal administrativo que de una u otra manera son 
partícipes en la culminación de este proyecto. 
 
 
 
EDISON M. 
HENRY T. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
iv 
DEDICATORIA 
 
♦ A Dios por haberme guiado por el sendero correcto, y darme la suficiente 
sabiduría para llegar hasta tan alto peldaño. 
 
♦ A mis padres por haber dedicado una gran parte de su vida a mi formación, ya 
que con su ejemplo y sus acertados consejos han hecho de mí un hombre de 
bien. 
 
♦ A mi esposa Mirian, por todo el apoyo y amor que me ha brindado durante 
todo este tiempo que estamos juntos. 
 
♦ A mis hijos Sebastián y Nicolás, para que este trabajo sea una fuente de 
inspiración para llegar más lejos en su vida profesional. 
 
♦ A mis hermanos y cuñados por todo el apoyo y protección que me han 
brindado durante toda mi vida y sobre todo en esta última etapa del camino. 
 
♦ A Milton, Miguel, Leonardo, Pablo, Franklin, Jaime y Henry, que de alguna 
manera se han visto involucrados en el transcurso de mi carrera de 
preparación profesional. 
 
 
 
EDISON 
 
♦ A Dios por haberme dado valor y perseverancia para alcanzar mis sueños. 
 
♦ A mis queridos padres, Raúl Tipán y Ángela Chávez, por haberme brindado 
todo su amor, dedicación y esfuerzo incesante para lograr mis metas. 
 
♦ A mis hermanos, Mauricio, Gabriela, Santiago y Pedro, por el apoyo 
incondicional, ya que han sido un pilar para el desarrollo del presente trabajo. 
 
♦ A mi abuelo, por todos los consejos y sabiduría que me brindó. 
 
♦ Al mejor grupo de amigos, Jaime, Alex, Franklin, Mauricio, Jorge, Pablo y 
Edison, por haber estado presentes durante toda la vida de formación 
profesional. 
 
♦ A toda mi familia por sus palabras de aliento. 
 
 
 
 
HENRY 
v 
CONTENIDO 
CAPÍTULO I ......................................... ................................................................ 17 
GENERALIDADES ...................................... ........................................................ 17 
1.1 LA PIEDRA CALIZA ............................................................................... 17 
1.1.1 ORIGEN ............................................................................................. 18 
1.1.2 COMPOSICIÓN QUÍMICA ................................................................. 19 
1.1.3 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS........................................................... 20 
1.2 ESTUDIO DE LA CAL ............................................................................ 21 
1.2.1 OBTENCIÓN DE LA CAL................................................................... 22 
1.2.2 HIDRATACIÓN DE LA CAL VIVA ..................................................... 23 
1.3 USOS DE LA CAL EN LA INDUSTRIA ................................................... 25 
1.3.1 PRODUCCIÓN DE ACERO ............................................................... 25 
1.3.2 PRODUCTOS DE ACERO................................................................. 25 
1.3.3 INDUSTRIA ALIMENTICIA................................................................. 26 
1.3.4 INDUSTRIA DEL PAPEL.................................................................... 27 
1.3.5 INDUSTRIA MINERA ......................................................................... 28 
1.3.6 INDUSTRIA DEL PETRÓLEO............................................................ 28 
1.3.7 INDUSTRIA QUÍMICA........................................................................ 29 
1.3.8 ESTABILIZACIÓN DE SUELOS......................................................... 30 
1.4 PORCENTAJE DE CONSUMO DE LA CAL .......................................... 31 
1.5 MANEJO ADECUADO DE LA CAL ........................................................ 32 
1.6 PRINCIPALES PROBLEMAS EN EL MANEJO DE LA CAL .................. 33 
 
 
CAPÍTULO II ........................................ ................................................................ 34 
PRODUCCIÓN DE CAL E INFORMACIÓN TÉCNICA............ ............................ 34 
2.1 ETAPAS DE PRODUCCIÓN DE LA CAL ............................................... 34 
2.2 DIAGRAMA DE FLUJO EN LA MANUFACTURA DE LA CALIZA........... 37 
2.3 HORNOS PARA LA PRODUCCIÓN DE CAL......................................... 38 
2.4 COMPONENTES PRINCIPALES DE LOS HORNOS ............................ 38 
2.4.1 CIMIENTOS Y BASE DEL HORNO ................................................... 38 
2.4.2 FORMA Y DIMENSIONES ................................................................. 38 
vi 
2.4.3 PAREDES ESTRUCTURALES. ......................................................... 39 
2.4.4 REVESTIMIENTO .............................................................................. 39 
2.4.5 COMBUSTIBLES ............................................................................... 39 
2.4.5.1 MADERA..................................................................................... 39 
2.4.5.2 CARBÓN DE LEÑA.................................................................... 40 
2.4.5.3 COQUE ....................................................................................... 40 
2.4.5.4 COMBUSTIBLES LÍQUIDOS ...................................................... 40 
2.4.5.5 COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS............................................ 41 
2.4.5.6 PRINCIPAL CARACTERÍSTICA DE LOS COMBUSTIBLES ..... 41 
2.4.6 ESTUDIO DEL MATERIAL REFRACTARIO ...................................... 42 
2.4.6.1 CARACTERÍSTICAS................................................................... 42 
2.4.6.2 APLICACIONES.......................................................................... 42 
2.4.6.3 TIPOS DE MATERIAL REFRACTARIO ...................................... 43 
2.4.6.4 PRESENTACIÓN DEL MATERIAL REFRACTARIO................... 43 
2.5 TIPOS DE HORNOS PARA LA PRODUCCIÓN DE CAL........................44 
2.5.1 HORNO DE COLUMNA .................................................................... 44 
2.5.2 HORNO DE COLUMNA DOBLE INCLINADO.................................... 46 
2.5.3 HORNO DE COLUMNA DE MÚLTIPLES CÁMARAS........................ 47 
2.5.4 HORNO REGENERDOR DE FLUJO PARALELO ............................. 47 
2.5.5 HORNO ROTATORIO LARGO .......................................................... 49 
 
 
CAPÍTULO III ....................................... ................................................................ 51 
ESTUDIO DE ALTERNATIVAS............................ ............................................... 51 
3.1 PLANTEAMIENTO DE LAS NECESIDADES ......................................... 51 
3.2 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS GENERALES................................... 52 
3.2.1 PARÁMETROS FUNCIONALES........................................................ 52 
3.2.2 AMBIENTE DE TRABAJO.................................................................. 52 
3.3 ESTUDIO DE ALTERNATIVAS.............................................................. 52 
3.3.1 ALTERNATIVA Nº 1 ........................................................................... 53 
HORNO REGENERATIVO DE FLUJO PARALELO CIRCULAR................. 53 
3.3.1.1 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS .......................................... 54 
3.3.1.1.1 CANAL COLECTOR DE LOS GASES DE COMBUSTIÓN......... 54 
vii 
3.3.1.2 VENTAJAS.................................................................................. 56 
3.3.1.3 DESVENTAJAS .......................................................................... 56 
3.3.2 ALTERNATIVA Nº 2 ........................................................................... 57 
HORNO REGENERATIVO DE FLUJO PARALELO RECTANGULAR ....... 57 
3.3.2.1 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS .......................................... 58 
3.3.2.1.1 TOLVA ........................................................................................ 58 
3.3.2.1.2 TORRE........................................................................................ 58 
3.3.2.1.3 ESTRUCTURA............................................................................ 58 
3.3.2.1.4 LÍNEA DE ALIMENTACIÓN DE AIRE......................................... 58 
3.3.2.1.5 LÍNEA DE ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE........................ 58 
3.3.2.1.6 QUEMADOR ............................................................................... 58 
3.3.2.1.7 CÁMARA DE COMBUSTIÓN...................................................... 59 
3.3.2.2 VENTAJAS.................................................................................. 59 
3.3.2.3 DESVENTAJAS .......................................................................... 59 
3.4 SELECCIÓN DE LA ALTERNATIVA A DISEÑARSE............................. 59 
 
 
 
CAPÍTULO IV........................................ ............................................................... 62 
DISEÑO DEL HORNO ......................................................................................... 62 
4.1 CONSIDERACIONES DE DISEÑO........................................................ 62 
4.2 DESARROLLO DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA...................... 62 
4.2.1 DESARROLLO DE LA CAPACIDAD DEL PROCESO...................... 62 
4.2.2 DISTRIBUCIÓN DE LA CARGA......................................................... 64 
4.2.3 ANÁLISIS ENERGÉTICO DEL HORNO ............................................ 67 
4.2.3.1 EQUILIBRIO TÉRMICO EN EL HORNO..................................... 67 
4.2.3.2 PROCESO DE COMBUSTIÓN EN EL HORNO.......................... 70 
4.2.3.3 CONSUMO DE COMBUSTIBLE................................................. 73 
4.2.4 DIMENSIONAMIENTO DEL HORNO................................................. 74 
4.2.5 DISEÑO DE LOS COMPONENTES PRINCIPALES DEL HORNO.... 76 
4.2.5.1 DISEÑO DE LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN............................ 76 
4.2.5.2 REQUERIMIENTOS DE LADRILLO REFRACTARIO EN LAS 
ZONAS ENERGÉTICAS DEL HORNO ..................................................... 78 
viii 
4.2.6 DISEÑO ESTRUCTURAL DEL HORNO............................................ 95 
4.2.6.1 DISEÑO DE LAS VIGAS PRINCIPALES .................................... 96 
4.2.6.2 DISEÑO DE LAS COLUMNAS.................................................... 98 
4.2.6.3 DISEÑO DE LAS PLACAS DE ANCLAJE................................. 100 
4.2.6.4 DISEÑO DE LOS PERNOS DE ANCLAJE ............................... 105 
4.2.6.5 CÁLCULO DE LA SOLDADURA DE LAS VIGAS ..................... 106 
4.2.6.6 CÁLCULO DE LOS PERNOS EN LA VIGAS SECUNDARIAS . 110 
4.2.6.7 CÁLCULO DE LA SOLDADURA DE LAS COLUMNAS............ 112 
4.2.7 DISEÑO DEL SISTEMA DE TOLVAS.............................................. 114 
4.2.7.1 DISEÑO DE LAS TOLVAS DE ALIMENTACIÓN.......................... 114 
4.2.7.2 DISEÑO DEL CANAL DE ALIMENTACIÓN ................................. 119 
4.2.7.3 DISEÑO ESTRUCTURAL DE LAS TOLVA DE ALIMENTACIÓN. 121 
4.2.7.4 DISEÑO DE LA TOLVA DE DESCARGA ..................................... 122 
4.3 SELECCIÓN DE EQUIPOS ................................................................. 124 
4.3.1 SELECCIÓN DEL QUEMADOR....................................................... 124 
4.3.1.1 ASPECTOS DE SELECCIÓN ................................................... 124 
4.3.1.2 CÁLCULO DE LA POTENCIA CALÓRICA DEL QUEMADOR.. 126 
4.3.2 SELECCIÓN DE LA BOMBA DE ALIMENTACION.......................... 128 
4.3.3 SELECCIÓN DEL MOTOR ELÉCTRICO ......................................... 129 
4.3.4 TANQUE DE COMBUSTIBLE.......................................................... 130 
4.3.5 SELECCIÓN DE VIBRADOR ........................................................... 131 
4.3.6 SELECCIÓN DEL EQUIPO DE HIDRATACIÓN .............................. 131 
4.4 MANUAL DE OPERACIÓN .................................................................. 134 
4.4.1 CÁMARA DE CARGA ...................................................................... 134 
4.4.2 PROCESO DE COMBUSTIÓN. ....................................................... 135 
4.4.3 DESCARGA DE LA CAL VIVA......................................................... 135 
4.4.4 TANQUE DE COMBUSTIBLE.......................................................... 136 
4.5 MANTENIMIENTO DEL HORNO ......................................................... 136 
4.5.1 PREVENTIVO .................................................................................. 136 
4.5.2 PREDICTIVO.................................................................................... 138 
4.5.2.1 CAPA DE REFRACTARIO ........................................................... 138 
4.5.2.2 SISTEMA DE COMBUSTIÓN....................................................... 139 
4.5.2.3 SISTEMA DE CARGA Y DESCARGA .......................................... 139 
ix 
4.6 PROTOCOLO DE PRUEBAS .............................................................. 139 
4.7 IMPACTO AMBIENTAL........................................................................ 141 
 
 
CAPÍTULO V......................................... ............................................................. 144 
COSTOS DE FABRICACIÓN .............................. .............................................. 144 
5.1 ANÁLISIS DE COSTOS ................................................................... 144 
5.1.1 ANÁLISIS DE COSTOS DIRECTOS................................................ 145 
5.1.1.1 MATERIALES DIRECTOS............................................................ 145 
5.1.1.2 ELEMENTOS NORMALIZADOS .................................................. 146 
5.1.1.3 COSTOS DE MAQUINADO.......................................................... 146 
5.1.1.4 COSTOS DE MONTAJE............................................................... 147 
5.1.1.5 COSTO DIRECTO TOTAL............................................................ 147 
5.1.2 ANÁLISIS DE COSTOS INDIRECTOS............................................ 148 
5.1.2.1 MATERIALES INDIRECTOS ........................................................ 148 
5.1.2.2 COSTOS DE INGENIERÍA ........................................................... 148 
5.1.2.3 GASTOS INDIRECTOS................................................................ 149 
5.1.2.4 COSTO TOTAL INDIRECTO........................................................ 149 
5.1.3 COSTO TOTAL DEL HORNO.......................................................... 149 
 
CAPÍTULO VI........................................ ............................................................. 151 
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.................................................. 151 
6.1 CONCLUSIONES ................................................................................ 151 
6.2 RECOMENDACIONES........................................................................ 153 
BIBLIOGRAFÍA ....................................... .......................................................... 155 
ANEXOS 
 
 
 
 
 
 
 
x 
ÍNDICE DE FIGURAS 
CAPÍTULO I 
Figura 1.1 Piedra caliza................................................................................... 18 
Figura 1.2 Piedra caliza de origen orgánico .................................................... 19 
Figura 1.3 Productos de acero con el uso de la cal......................................... 26 
Figura 1.4 Industria del papel .......................................................................... 28 
Figura 1.5 Industria del petróleo...................................................................... 29 
Figura1. 6 Estabilización de suelos a base de la cal ....................................... 31 
 
 
CAPÍTULO II 
Figura 2.1 Extracción de la piedra caliza......................................................... 34 
Figura 2.2 Inspección de la cal obtenida ......................................................... 35 
Figura 2.3 Almacenamiento de la cal .............................................................. 36 
Figura 2.4 Diagrama de flujo de la caliza ........................................................ 37 
Figura 2.5 Ladrillos refractarios para hornos de sección circular .................... 44 
Figura 2.6 Horno de columna.......................................................................... 45 
Figura 2.7 Horno de columna doble inclinado ................................................. 46 
Figura 2.8 Horno regenerador de flujo paralelo............................................... 48 
Figura 2.9 Horno rotatorio largo ...................................................................... 50 
 
 
CAPÍTULO III 
Figura 3.1 Horno regenerativo de flujo paralelo circular.................................. 53 
Figura 3.2 Canal colector de gases de combustión......................................... 54 
Figura 3.3 Horno regenerativo de flujo paralelo rectangular............................ 57 
 
 
CAPÍTULO IV 
Figura 4.1 Formación de CaO......................................................................... 65 
Figura 4.2 Esquema de funcionamiento del horno .......................................... 66 
Figura 4.3 Flujos de calor en el horno ............................................................. 67 
xi 
Figura 4.4 Esquema del horno ........................................................................ 74 
Figura 4.5 Zonas energéticas del horno.......................................................... 76 
Figura 4.6 Perfil de temperaturas en el horno ................................................. 77 
Figura 4.7 Circuito térmico en la zona de precalentamiento ........................... 83 
Figura 4.8 Circuito térmico en la zona de calcinación ..................................... 86 
Figura 4.9 Circuito térmico en la zona de enfriamiento ................................... 91 
Figura 4.10 Circuito térmico de la capa de acero .............................................. 93 
Figura 4.11 Esquema de la estructura de soporte del horno............................. 96 
Figura 4.12 Diagrama de cuerpo libre de la viga principal ................................ 96 
Figura 4.13 Esquema y DCL de las placas de anclaje .................................... 101 
Figura 4.14 Área de cálculo de la soldadura ................................................... 107 
Figura 4.15 Ubicación de los pernos en la viga secundaria ............................ 110 
Figura 4.16 Forma y dimensiones de la tolva de alimentación........................ 115 
Figura 4.17 Diagrama de cuerpo libre de la tolva de alimentación.................. 115 
Figura 4.18 Componentes de la carga en cada pared de la tolva ................... 116 
Figura 4.19 Carga en las paredes laterales de la tolva de alimentación ......... 117 
Figura 4.20 Componentes de la carga en el canal de alimentación ................ 119 
Figura 4.21 Dimensiones de la tolva de descarga........................................... 123 
Figura 4 22 Equipo de hidratación................................................................... 133 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xii 
ÍNDICE DE ANEXOS 
 
ANEXO 1: PROPIEDADES DE ELEMENTOS Y COMPUESTOS QUÍMICOS 
 
ANEXO 2: HOJAS TÉCNICAS 
 
ANEXO 3: MATERIAL ESTRUCTURAL 
 
ANEXO 4: GRÁFICOS 
 
ANEXO 5: CÁLCULOS EN SAP 2000 
 
ANEXO 6: EQUIPOS 
 
ANEXO 7: PLANOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xiii 
SIMBOLOGÍA 
 
A1 Área 
CP Capacidad del proceso 
Cprod Capacidad de producción 
Cp Capacidad calórica del combustible 
P Carga de compresión 
∀& Caudal 
h Coeficiente de transferencia de calor por convección; Altura 
K Conductividad térmica 
fρ Densidad del flujo 
sρ Densidad de la caliza 
φ Diámetro 
Do Diámetro externo 
Xc Distancia 
Qmin Energía mínima de disociación 
n Eficiencia térmica; Factor de Seguridad 
t Espesor de la placa utilizada 
fc´ Esfuerzo de compresión del concreto 
[ ]σ Esfuerzo admisible 
2,1σ Esfuerzos primarios 
Fv Esfuerzo admisible en las soldaduras 
Sy Esfuerzo de fluencia 
ExxF Sut material depositado por electrodos 
maxσ Esfuerzo máximo 
τ Esfuerzo cortante. 
 (TRS) Emisiones de gases sulfurados 
f Factor de carga de material 
B Factor de atiezamiento 
cϑ Factor de resistencia del concreto 
xiv 
λ Factor de flujo en una cama de sólido 
q Flujo de calor 
F Fuerza 
m& Flujo de masa 
g Gravedad 
L Longitud 
Sxx Módulo de la sección 
M Momento 
xi Número de átomos 
Re Número de Reynolds 
NuD Número de Nusselt 
NOx Óxidos de nitrógeno 
Pai Peso atómico 
W Peso molecular 
Pa Presión máxima de trabajo permitida 
i Radio de giro de la sección 
R Reacción 
dp Tamaño promedio de la piedra caliza 
T Temperatura 
HHV Valor calórico del combustible 
µ Viscosidad dinámica 
V Volumen; Fuerza cortante 
xv 
RESUMEN 
 
La realización del Presente Proyectode Titulación está destinada al 
mejoramiento de la explotación de recursos minerales, en este caso la piedra 
caliza. El trabajo se halla estructurado de la siguiente manera. 
 
Capítulo I: Es una introducción al estudio de caliza y se tratan aspectos 
como su origen, sus características y la forma como se presenta en la naturaleza. 
Además contiene los principales usos de la cal en la industria y el manejo de la 
misma. 
 
Capítulo II: En este punto se presentan los pasos necesarios para la 
industrialización de la producción de cal, y el estudio de los hornos como parte 
principal para dicho desarrollo. 
 
Capítulo III: Trata las condiciones de trabajo del horno y sus parámetros 
funcionales, además se presenta el desarrollo de la factibilidad del proyecto 
mediante el análisis y selección de la alternativa de solución. 
 
Capítulo IV: En esta etapa se procede al desarrollo de la alternativa 
seleccionada mediante la realización de los modelos matemáticos, la selección de 
materiales y equipos. Además se presenta una introducción al impacto ambiental 
que produce la implementación del horno. 
 
Capítulo V: Se muestra un estudio del horno desde el punto de vista de 
costos de los materiales utilizados en el proyecto. 
 
Capítulo VI: Este capítulo comprende las conclusiones y las 
recomendaciones para un diseño óptimo de un horno para la producción de cal. 
 
 
 
xvi 
PRESENTACIÓN 
 
La gran variedad en la utilización de los productos de la cal y su gran 
demanda sugiere la implementación de plantas de producción de gran salida que 
pueda satisfacer las necesidades del cliente. 
 
Debido a que en la actualidad en el país solamente se cuenta con un horno 
para la producción de 120 toneladas de cal por día, es de vital importancia para 
la industria nacional desarrollar un diseño óptimo de bajo costo y de mejor 
eficiencia para la obtención de cal en la proporción indicada. 
 
La falta de evolución de la industria minera de la cal afecta de manera 
directa a los consumidores industriales de minerales y de sus productos 
derivados, por tal motivo es necesario contribuir con la implementación de este 
tipo de hornos de tal manera que sea factible una producción a bajo precio y con 
índices de calidad competitivos. 
 
Con el desarrollo del proyecto se busca ampliar la recopilación de 
información de los procesos de exploración de los yacimientos de cal en el 
Ecuador. 
 
Establecer un proceso innovador de producción de la cal desde la 
explotación de la piedra caliza hasta el almacenamiento de la cal viva e hidratada. 
 
Analizar el tratamiento de la cal para optimizar la utilidad de la misma en 
diferentes campos de aplicación como son: la construcción, la decoración y 
aplicaciones médicas. 
17 
CAPÍTULO I 
 
GENERALIDADES 
 
La cal es el más ancestral y, al mismo tiempo, el más actual de los 
productos químicos de origen natural conocidos y utilizados por el hombre en todo 
el mundo. 
 
La cal es el producto para la construcción más antiguo que se conoce; con la 
utilización de cal se edificaron obras conocidas a nivel mundial que siguen en pie 
a pesar del paso del tiempo. 
 
1.1 LA PIEDRA CALIZA 
 
La piedra caliza es una roca sedimentaria compuesta principalmente de 
carbonatos de calcio, carbonatos de magnesio e impurezas. 
 
El carbonato más abundante en la piedra caliza es el carbonato de calcio 
(CaCO3) que se halla en diferentes formas como calcita, aragonita que es una 
variación de la calcita formada a altas temperaturas de estructura cristalina es 
diferente, como mineral metamórfico en forma de mármol y es a menudo parte del 
cemento natural en las piedras areniscas. 
 
Los minerales más importantes del grupo de los carbonatos son la 
esmitsonita, la rhodocrosita (MnCO3), la magnesita (MgCO3) y la dolomita 
(CaMg(CO3)2). 
 
 
 
 
18 
En la figura 1.1 se presenta la manera en la que se encuentra la piedra 
caliza en la naturaleza. 
 
 
 
Figura 1.1 Piedra caliza 
 
1.1.1 ORIGEN 
 
Tanto por su origen como por su estructura pueden diferenciarse varios tipos: 
 
• De origen orgánico: Formada por acumulaciones de restos calizos de 
seres vivos como conchas de moluscos, caparazones de foraminíferos, 
esqueletos de corales, etc. En la figura 1.2 se visualiza la piedra caliza de 
origen orgánico. 
 
• De origen detrítico: Resultado de la acumulación y compactación de 
barros calizos. 
 
• De origen químico : Formada por la precipitación de carbonato de calcio 
(CO3Ca). 
 
19 
 
 
Figura 1.2 Piedra caliza de origen orgánico 
 
1.1.2 COMPOSICIÓN QUÍMICA 
 
La mayoría de los carbonatos a parte de los carbonatos de los metales 
alcalinos son poco solubles en agua. Debido a esta característica son importantes 
en geoquímica y forman parte de muchos minerales y rocas. 
 
La caliza está formada de una serie de compuestos químicos, en el que la 
presencia de los carbonatos de calcio y de magnesio es más significativa, a 
continuación se presente los principales componentes de la caliza: 
 
• Carbonato de calcio (CaCO3) 
• Carbonato de magnesio (MgCO3) 
• Sílice (SiO2) 
• Alúmina (Al2O3) 
• Óxido de hierro (Fe2O3) 
• Óxido de potasio (K2O) 
• Óxido de sodio (Na2O) 
 
20 
La piedra caliza en la industria es tratada como calizas de alto contenido 
de calcio y calizas dolomíticas. 
 
Las calizas con alto contenido de calcio contienen un porcentaje de 
carbonato de calcio entre el 97 - 99% y un porcentaje de impurezas de entre el 1 
al 3 %. 
 
Las calizas dolomíticas contienen un 40 - 43 % de magnesita y un 
porcentaje de impurezas de entre el 1 al 3 %. 
 
1.1.3 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS 
 
Las características físicas están en función de los porcentajes de 
carbonatos, impurezas, etc; presentes en la piedra caliza. 
 
La tabla 1.1 presenta las características físicas de la piedra caliza. 
 
Tabla1.1 Características Físicas de la piedra cal iza 
 
Característica físicas de la piedra caliza 
Porosidad 
Dureza 
(Moh´s) 
Gravedad 
específica 
Densidad 
(kg/m 3) 
Coloración 
0.3%-12% 2 - 4 2.65 -2.75 2000-2800 Gris-color 
canela 
 
 
Fuente : SPIROPULOS J.Small Scale Production of Lime for Building 
 
El estudio y análisis de las propiedades físicas son de gran importancia en 
la obtención del producto final. Por ejemplo la caliza con alta porosidad produce 
un rápido régimen de calcinación y se obtiene cal viva mucho más reactiva. 1 
 
 
1 SPIROPULOS J.Small Scale Production of Lime for Building, Deutsche Gesellschaft, 1985. 
21 
1.2 ESTUDIO DE LA CAL 
 
La cal es el producto que se obtiene de la calcinación de la piedra caliza 
por debajo de la temperatura de descomposición del óxido de calcio. En este 
estado se denomina cal viva u óxido de calcio. 
 
Existen varios tipos de cal las cuales se presentan a continuación: 
 
• CAL VIVA: Es el material obtenido de la calcinación de la piedra caliza que 
al desprender anhídrido carbónico a 1000ºC aproximadamente, se 
transforma en óxido de calcio. La cal viva debe ser capaz de combinarse 
con el agua, para transformarse de óxido a hidróxido y una vez apagada 
(hidratada), se aplique en la construcción, principalmente en la elaboración 
del mortero de albañilería. 
 
• CAL HIDRATADA: Se conoce con el nombre comercial de cal hidratada a 
la especie química de hidróxido de calcio, la cual es una base fuerte 
formada por el metal calcio unido a dos grupos hidróxidos. 
 
El óxido de calcio al combinarse con el agua se transforma en hidróxido de 
calcio. 
 
• CAL HIDRÁULICA: Cal compuesta principalmente de hidróxido de calcio, 
sílica (SiO2) y alúmina (Al2O3) o mezclas sintéticas de composición similar. 
Tiene la propiedad de fraguar y endurecer incluso debajo del agua.2 
 
 
 
 
 
 
 
2 www.quiminet.com.mx/sh9/sh_armRsDFarmaasd.htm 
221.2.1 OBTENCIÓN DE LA CAL 
 
 La producción de cal está basada disociación de caliza con alto contenido 
de calcio y la caliza dolomítica. 
 
 Para la obtención de la cal es necesario que la caliza pase por un proceso 
termoquímico, el cual consta de combustión de combustible, transferencia de 
masa y de calor y la transformación química de la materia prima 
 
 Las tablas 1.2 y 1.3 presentan los elementos químicos presentes en la 
caliza y de alto contenido de calcio y la caliza dolomítica respectivamente. 
 
 A continuación se presenta las reacciones químicas necesarias para la 
producción de cal de acuerdo a la naturaleza de la materia piedra caliza. 
 
Primera reacción: 
 
Obtención de cal con alto contenido calcio. 
 
Reacción producida a 900°C aproximadamente, dependi endo del tipo de piedra 
caliza 
CaCO3+ calor → CaO + CO2 
 
Tabla1.2 Elementos en presentes en la disociación d e la caliza 
con alto contenido de calcio 
 
 
 
 
 
 
Fuente : Propia 
Elaborado por: Edison Montaluisa y Henry Tipán 
 
Notación de los elementos presentes en la reacción 
CaCO3 Carbonato de calcio (Piedra caliza) 
CaO Cal viva 
CO2 Dióxido de carbono 
23 
Segunda reacción 
 
Obtención de cal dolomítica 
 
Reacción producida a aproximadamente 750°C 
 
Ca CO3 • MgCO3+ calor → CaO • MgO+2CO2 
 
Tabla1.3 Elementos presentes en la disociación de l a caliza dolomítica 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente : Propia 
Elaborado por: Edison Montaluisa y Henry Tipán 
 
 En las reacciones presentadas anteriormente generalmente están 
presentes porcentajes de impurezas los cuales están en función del lugar de 
explotación de los yacimientos de piedra caliza.3 
 
1.2.2 HIDRATACIÓN DE LA CAL VIVA 
 
Una vez obtenida la cal viva se la somete a un tratamiento con agua al cual 
se denomina cal apagada, cal hidratada o hidróxido de calcio, esta es una 
reacción es exotérmica, mostrada en la siguiente ecuación: 
 
CaO + H2O → Ca(OH)2+ calor 
 
 
3 ces.iisc.ernet.in/energy/HC270799/HDL/spanish/sk01ms/sk01ms09.htm 
 
Notación de los elementos presentes en la reacción 
CaMgCO3 Piedra caliza dolomítica 
CaCO3 Carbonato de calcio ( Producto de la reacción) 
MgO Oxido de magnesio 
CO2 Dióxido de carbono 
24 
Las cales vivas puras reaccionan vigorosamente desprendiendo calor 
considerable, mientras que las cales impuras se hidratan lentamente, o solo 
después que los terrones son triturados. 
 
Comúnmente se producen tres formas de cal hidratada: 
 
• Hidrato seco: Un polvo fino seco formado añadiendo agua suficiente para 
apagar la cal, que es secada por el calor generado. 
 
• Lechada de cal: Hecha de cal viva apagada con agua en exceso y 
agitándola bien, formando una suspensión lechosa. 
 
• Pasta de cal: Una masa viscosa formada por el asentamiento de los sólidos 
de la lechada de cal. 
 
La forma más común es el hidrato seco, que es muy adecuado para 
almacenar en silos o bolsas herméticas y fáciles de transportar. La pasta de cal, 
que es un excelente material de construcción, puede ser guardada 
indefinidamente bajo condiciones húmedas. La lechada de cal generalmente es 
producida conjuntamente con otras industrias de procesamientos. 
 
En pequeñas fábricas de cal, el apagado usualmente se realiza a mano, 
sobre plataformas para producir un hidrato seco o tanques pocos profundos para 
hacer pasta de cal. 
 
Aunque la hidratación de la cal viva es un proceso simple, debe realizarse 
con especial cuidado, por ejemplo, ver que toda la cal viva esté completamente 
apagada. Las piezas que se hidratan muy lentamente y que no se detectan, 
pueden causar serios problemas posteriormente. 
 
Si el agua es añadida muy lentamente, la temperatura de la cal puede 
incrementarse demasiado rápido, formando un compuesto arenoso blanco 
25 
inactivo (cal de «agua quemada»). Si el agua es añadida muy rápidamente, puede 
formarse una capa de hidróxido, evitando una mayor hidratación (cal «ahogada»). 
 
1.3 USOS DE LA CAL EN LA INDUSTRIA 
 
1.3.1 PRODUCCIÓN DE ACERO 
 
En el campo metalúrgico, la cal "viva" encuentra su usos más extensos 
como fundente en la purificación del acero, y en la oxigenación básica de hornos, 
tanto en los de corazón abierto, como en los hornos eléctricos, por lo que es 
empleada exclusivamente como un fundente en la oxigenación básica y también 
usualmente en hornos eléctricos en lugar de piedra caliza. 
 
La cal es particularmente efectiva en remover fósforo, azufre y sílice y, en 
menor proporción, manganeso. Generalmente, como el contenido de fósforo del 
mineral de hierro aumenta, el consumo de cal viva para extraer el fósforo como 
fosfato de calcio de la escoria, también se incrementa en forma proporcional. 
 
1.3.2 PRODUCTOS DE ACERO 
 
En los productos del acero la cal se usa para el alambre estirado, actuando 
como lubricante cuando las varillas de acero son estiradas por medio de dados en 
la fundición de lingotes y escorias de altos hornos, donde un revestimiento 
encalado sobre los moldes previene adherencias. También es empleada en la 
neutralización de ácido sulfúrico basado en licores de desecho, en los que las 
sales de hierro también son precipitadas para prevenir la contaminación de aguas. 
Después de un lavado con ácido, los productos de acero frecuentemente son 
sometidos a un baño de cal para neutralizar los últimos rastros del ácido adherido 
al metal. La figura 1.3 presenta los productos de acero obtenidos con el uso de la 
cal. 
26 
 
 
 Figura 1.3 Productos de acero con el u so de la cal 
 
1.3.3 INDUSTRIA ALIMENTICIA 
 
• Industrias Lechera.- En la industria lechera, se usa tanto la cal hidratada 
como la cal viva, en varios procesos. Cuando la crema es separada de 
toda la leche, frecuentemente se añade agua de cal para neutralizar o 
reducir la acidez antes de la pasteurización si se va a producir mantequilla. 
 
• Industria Azucarera.- En la producción tanto de azúcar de caña como de 
remolacha, el crudo de los jugos de azúcar son reactivados con cal. Esto 
forma un sucrato de calcio insoluble, el cuales filtrado para remover los 
materiales fosfáticos y ácidos orgánicos indeseables. 
 
• Industrias de Gelatina y Gima Animal.- Los desperdicios provenientes 
de obradores y rastros, consistentes en huesos y vísceras son tratados con 
cal en forma de lechada. Este proceso dilata el colágeno, facilitando por 
tanto su subsecuente hidrólisis. Después de alcalinizado, el material, se 
lava para quitar la cal, la alúmina y la mucina. El material lavado es secado 
y el producto final es vendido como goma o gelatina. 
 
• Industria Panificadora.- En la preparación de un tipo común de "polvo 
para hornear" se requiere fosfato monocálcico como un ingrediente. Este 
27 
se hace mediante la reacción de ácido fosfórico puro, con una cal de muy 
alto contenido de calcio. 
 
• Industria Harinera de Maíz.- Su aplicación se remonta a la época 
precolombina, que ya utilizaban la cal en nixtamalización (Maíz hervido en 
agua) que después de ablandarse se muele para obtener masa, la cual 
sirve para elaborar tortillas, tamales y antojitos mexicanos. 
 
• Control atmosférico en el almacenaje de frutas y le gumbres.- En el 
control atmosférico de almacenaje de frutas y legumbres, se colocan 
bolsas de cal hidratada sobre ganchos en el cuarto de almacenaje, para 
absorber el CO2 exudado que produce el madurado fresco. De esta 
manera, se mantiene una alta relación de oxígeno y dióxido de carbón, 
permitiendo a las frutas y vegetales permanecer frescos más largos 
períodos de almacenaje. 
 
1.3.4 INDUSTRIA DEL PAPEL 
 
En la figura 1.4 se presenta la tendencia de la industria del papel de usar 
procesos alcalinos en lugar de procesos ácidos, el carbonato de calcio precipitado 
(CCP), está siendo empleadocada vez más como agente saturador para 
aumentar la calidad del papel revestido y sin revestir. El CCP se hace agregando 
agua a la cal viva de alto contenido de calcio, haciendo reaccionar la lechada 
mediante la aplicación de dióxido de carbonos soplado. La tendencia es producir 
CCP en forma de lechada en plantas satélites localizadas cerca de los molinos de 
papel, usando cal viva comercial. El CCP también es usado para regular la 
brillantez, el color, y la tersura del papel. 
 
28 
 
 
 Figura 1.4 Industria del papel 
 
1.3.5 INDUSTRIA MINERA 
 
Las cales son muy usadas en la flotación, o para la recuperación de 
muchos metales no ferrosos, en especial la flotación de minerales de cobre, 
donde la cal actúa como sedimentador (activo asentador), manteniendo una 
apropiada alcalinidad. En la recuperación del mercurio proveniente de la mezcla 
de zinc natural cristalizado, la cal es usada para remover el sulfuro. De igual 
manera, en la flotación de zinc, níquel y metales antifriccionantes de mineral de 
plomo. Así también, frecuentemente es usada como un agente conservador para 
ayudar a la recuperación de xanatos, que es otra flotación química. 
 
La cal también se usa mucho en la recuperación de oro y plata, en el 
proceso con cianuro, para aminorar la pérdida de cianuro, un costoso reactivo en 
la flotación, y para el control del potencial hidrógeno (ph). 
 
1.3.6 INDUSTRIA DEL PETRÓLEO 
 
La cal se usa en el refinado de petróleo para neutralizar el azufre orgánico. 
Los gases nocivos de H2S y SO2 son pasados a través de unas torres de 
absorción conteniendo una lechada de cal, donde esos gases sulfúricos son 
absorbidos, para evitar contaminación atmosférica y la corrosión de los equipos. 
29 
 La cal también es usada para hacer aditivos del aceite de motores a base 
de sulfonato de calcio. El tipo más común de grasas lubricantes es una grasa a 
base de cal hecha mediante la saponificación de aceites de petróleo con cal, en 
un proceso relacionado con la fabricación de jabón. En la perforación de petróleo, 
la cal hidratada es una de las materias primas frecuentemente usadas para 
condicionar el barrenado de lodos. 
 
Debida a la gran cantidad de agua requerida en el refinamiento del 
petróleo, la cal se usa con frecuencia para controlar el ablandamiento, la 
coagulación y la corrosión. Así mismo, se ha usado para romper las emulsiones 
de aceite en el tratamiento de desperdicios de petróleo. En la recuperación 
secundaria de petróleo de los campos de petroleros a través de un proceso 
conocido como "flotado de agua", la cual es frecuentemente usada para 
condicionar el agua, la cuales inyectada dentro de los asientos de petróleo. La 
figura 1.5 presenta la extracción de petróleo utilizando la cal. 
 
 
 
Figura 1.5 Industria del petróleo 
 
1.3.7 INDUSTRIA QUÍMICA 
 
• Petroquímicos.- La cal es requerida en la producción de etilenglicol o 
propilenglicol por el proceso "Chlorohidrine". El gas etileno obtenido 
30 
fácilmente por las refinerías de petróleo, es clorinatado para formar etileno 
diclorado. 
 
• Blanqueadores.- Las formas más comunes de cloro seco son: el cloruro 
de cal con un contenido disponible de cloro de 25 a 30 %, y por otra parte, 
el hipoclorito de calcio (70 % disponible de cloro) de alta prueba. Ambos 
tipos de productos se hacen mediante la intervención de cloro gaseoso y 
cal hidratada de alto contenido de calcio, a través de varios procesos 
diferente. En todos ellos, la cal juega el papel de un absorbente y un 
portador de cloro. 
 
• Tintas y Colorantes Intermedios .- En la producción de colorantes 
azoado, la cal puede ser usada para proveer de un medio alcalino para los 
reactantes y para acelerar la proporción de la reacción, removiendo el 
cloruro hidrogenizado conforme se va formando durante el proceso.4 
 
1.3.8 ESTABILIZACIÓN DE SUELOS 
 
La cal es muy utilizada en la estabilización de suelos, como se muestra en 
la figura 1.6, ya que la adición de la misma aumenta su resistencia en forma 
permanente ya sea para los efectos de la acción del agua o de otros agentes 
dañinos. 
 
La cal puede estabilizar permanentemente el suelo fino empleado como 
una subrasante o subbase, para crear una capa con un valor estructural 
significativo en el sistema del pavimento. Los suelos tratados pueden ser del lugar 
(subrasante) o bien, de materiales de préstamo. 
 
 La estabilización de la subrasante por lo general implica mezcla en el lugar 
y generalmente requiere la adición de cal de 3 a 6 por ciento en peso del suelo 
seco.5 
 
4 www.calhidra.com.mx/Lsosindustriales.html#acero 
5 Manual de Estabilización del Suelo Tratado con Cal, Nacional Lime Association, 2004, pp 11-16. 
31 
 
 
Figura 1.6 Estabilización de suelos a base de la ca l 
 
 
1.4 PORCENTAJE DE CONSUMO DE LA CAL 
 
La cal producida a nivel industrial es utilizada en varios sectores 
productivos, ya sea como producto necesario para procesos industriales, (caso de 
la siderurgia), o bien como componente del producto final fabricado, (caso de la 
construcción). 
 
En este sentido los principales porcentajes consumo en la industria se 
presentan a continuación: 
 
• 61% Para la industria siderúrgica y metalúrgica no férrea. 
 
• 13% Para la industria química. 
 
• 10% Para la construcción. 
 
• 9% Para el tratamiento de aguas, gases, y depuración de aguas y suelos. 
 
 
 
32 
• 1% Para tratamiento de suelos en agricultura. 
 
• 6% Para exportación (En los países donde la industria de la cal está 
desarrollada). 
 
Es decir la cal es un material versátil, necesario en múltiples sectores industriales. 
 
1.5 MANEJO ADECUADO DE LA CAL 
 
El manejo de la cal tiene una incidencia de manera directa en la utilidad de 
la misma como por ejemplo: 
 
• El tiempo para el curado de suelos estabilizados con cal puede reducirse 
empleando cales hidráulicas o añadiendo una puzolana a las cales no 
hidráulicas. 
 
• La cal viva tiene que ser hidratada antes de emplearse en obras de 
construcción, por ello esto debe hacerse tan pronto como sale del horno, 
ya que la cal hidratada es mucho más fácil de guardar y transportar. 
 
• Para evitar un rápido deterioro de la cal hidratada seca, debe ser guardada 
en bolsas herméticas. 
 
• Es ventajoso guardar la cal en forma de pasta. Esto puede hacerse 
indefinidamente, ya que la calidad de la pasta de cal mejora mientras más 
tiempo esta guardada. Con este método, son apagadas incluso las 
partículas de cal viva de más lenta hidratación, evitando así el 
hinchamiento de la cal en una etapa posterior. 
• Se necesitan esfuerzos similares para reivindicar la cal como uno de los 
materiales de construcción más importantes. 
 
33 
1.6 PRINCIPALES PROBLEMAS EN EL MANEJO DE LA CAL 
 
 En el manejo de la cal existen una serie problemas que surgen debido al 
mal manejo de la misma, como por ejemplo: 
 
• La estabilización de suelo con cal requiere más de dos veces el tiempo de 
curado necesario para el suelo estabilizado con cemento. 
 
• Si la cal viva es guardada en condiciones húmedas (incluso con aire 
húmedo), se hidratará. 
 
• La cal hidratada, guardada por mucho tiempo, reacciona gradualmente con 
el dióxido de carbono en el aire y se vuelve inservible. 
 
• El hinchamiento de la cal (hidratación de los nódulos de cal viva restantes) 
puede tener lugar mucho tiempo después de que el componente se haya 
secado, causando ampollas, grietas y superficies feas. 
 
• La lechada de cal ordinaria tardan en endurecerse, y son fáciles de retirar 
frotándolos. 
 
• La cocción tradicional de la cal en hornos intermitentes desperdician mucho 
combustible (generalmente leña) y a menudo producen cales no uniformes,de baja calidad (sobre o subcocidas). 
 
• El valor de la cal esta muy subestimado, especialmente desde que el 
cemento se ha convertido en una clase de aglomerante «milagroso» en 
casi todas partes. 
34 
CAPÍTULO II 
 
PRODUCCIÓN DE CAL E INFORMACIÓN TÉCNICA 
 
2.1 ETAPAS DE PRODUCCIÓN DE LA CAL 
 
Los procesos para la obtención de la cal, están descritos brevemente a 
continuación: 
 
• Extracción: Se desmonta el área a trabajar y se lleva a cabo el descapote, 
posteriormente se barrena aplicando el plan de minado diseñado, se 
realiza la carga de explosivos y se procede a la voladura primaria, 
monitoreo, tumbe y rezagado, carga y acarreo de la piedra caliza extraída 
hacia la planta de trituración. La figura 2.1 muestra la manera como se 
extrae la piedra caliza desde las minas. 
 
 
 
 Figura 2.1 Extracción de la piedra caliza 
 
• Trituración: Posteriormente es sometida a un proceso de trituración que 
arrojará como producto trozos de menor tamaño que serán calcinados en 
hornos verticales. También puede realizarse una trituración secundaria 
35 
cuando se requieren fragmentos de menor tamaño y se tienen hornos 
rotatorios para calcinar. 
 
• Calcinación: La cal es producida por calcinación de la caliza o de las 
dolomita trituradas por exposición directa al fuego en los hornos. En esta 
etapa las rocas sometidas a calcinación pierden dióxido de carbono y se 
produce el óxido de calcio (cal viva). 
 
• Enfriamiento: Posteriormente se somete a un proceso de enfriamiento 
para que la cal pueda ser manejada y los gases calientes regresan al horno 
como aire secundario. 
 
• Inspección: Se inspecciona cuidadosamente las muestras para evitar 
núcleos o piezas de roca sin calcinar. La figura 2.2 muestra como se 
realiza la inspección tanto de la materia prima, caliza, y de los cal viva. 
 
 
 
Figura 2. 2 Inspección de la cal obtenida 
 
• Cribado: Se somete al cribado con el fin de separar la cal viva en trozo y 
en guijarros (piedra pequeña, redondeada y lisa) de la porción que pasará 
por un proceso de trituración y pulverización. 
 
36 
• Trituración y pulverización: Se realiza con el objeto de reducir aún más 
el tamaño y así obtener cal viva molida y pulverizada, la cual se separa de 
la que será enviada al proceso de hidratación. 
 
• Hidratación: Consiste en agregar agua a la cal viva para obtener la cal 
hidratada. A la cal viva dolomítica y alta en calcio se le agrega agua y es 
sometida a un separador de residuos para obtener cal hidratada normal 
dolomítica y alta en calcio. Únicamente la cal viva dolomítica pasa por un 
hidratador a presión y posteriormente a molienda para obtener cal 
dolomítica hidratada a presión. 
 
• Envase almacenamiento y embarque: La cal es llevada a una tolva de 
envase e introducida en sacos y transportada a través de bandas hasta el 
medio de transporte que la llevará al cliente.6 
 
La figura 2.3 muestra como se realiza el almacenamiento de la cal viva y de 
la cal hidratada. 
 
 
 
Figura 2.3 Almacenamiento de la cal 
 
 
6 http://calalbors.com.ar/historial.htm 
37 
2.2 DIAGRAMA DE FLUJO EN LA MANUFACTURA DE LA 
CALIZA 
Para la obtención de cal viva y de cal hidratada a partir de la caliza es 
necesario seguir un proceso de manufactura controlado, como el que se presenta 
en la figura 2.4. 
Piedra caliza
Cantera y minas (Extracción de caliza)
Almacenamiento del material en bruto
Trituración primaria
Filtrado y clasificación
Trituración secundaria
Filtrado y clasificación
Pulverización
Filtrado y clasificación
Productos de la caliza
Piedra fina
Piedra gruesa
Productos de la cantera
Calcinación
Enfriamiento
Inspección
Filtrado
Terrones de cal viva
Hidratadores
Moliendas
Almacenamiento de cal hidratada
empaquetamiento y distribución
Pulverizado de cal viva
Hidratadores
Separadores
Cal de alta calidad
almacenamiento y distribución
Triturado y pulverizado
Piedra pulverizada
 
 
Figura 2.4 Diagrama de flujo de la caliza 
 
 
Fuente: Midwest Research Institute, Sección 11.15, Manufactura de la cal. 
 
38 
2.3 HORNOS PARA LA PRODUCCIÓN DE CAL 
 
Un horno de cal es una construcción en la cual la piedra caliza es 
calentada a una temperatura tal que libere el CO2, convirtiendo la piedra caliza en 
cal viva. El calor es proporcionado por combustibles adecuados que pueden ser 
colocados en capas entre la piedra caliza o mezclados con ésta. Los combustibles 
gaseosos o líquidos son inyectados por los lados del horno o quemados en 
cámaras adyacentes, desde las cuales los gases calientes ingresan al horno. 
 
Es necesario un control cuidadoso para mantener la temperatura correcta 
el tiempo suficiente como para quemar completamente la piedra para la correcta 
manufactura posterior que es la cal hidratada. 
 
La piedra caliza subhorneada no se hidratará, mientras que el material 
sobrehorneado es muy duro y denso para apagarse, o se hidrata muy lentamente. 
 
2.4 COMPONENTES PRINCIPALES DE LOS HORNOS 
 
2.4.1 CIMIENTOS Y BASE DEL HORNO 
 
El terreno debe ser firme y con las dimensiones adecuadas para soportar 
al cuerpo del horno y al contenido del mismo, las cimentaciones deben ser 
diseñadas con un criterio adecuado desde el punto de vista de ingeniería. 
 
2.4.2 FORMA Y DIMENSIONES 
 
El área de la sección transversal está relacionada a la producción deseada, 
una planta circular proporciona una mejor distribución del calor; la relación entre 
altura y diámetro debe ser al menos de 4:1 para un flujo de gas óptimo; la altura 
debe estar relacionada al tipo de piedra caliza, ya que las piedras suaves tienden 
a molerse bajo la presión, restringiendo así el flujo del gas, los fustes que se 
adelgazan hacia la parte superior (a un ángulo aproximadamente de 3° ) 
39 
minimizan las «piezas colgantes» (piedras que se adhieren a los lados y forman 
arcos). 
 
2.4.3 PAREDES ESTRUCTURALES. 
 
Las paredes deben soportar la presión lateral de la piedra caliza, 
proporcionando un mayor grosor de la pared en la base, o contrafuertes, o 
mediante bandas de tracción de acero a intervalos de 800 mm, deben resistir el 
agrietamiento que podrían ocasionar la expansión del calor (empleando pequeños 
ladrillos en lugar de bloques grandes, mortero de arena y cal en juntas angostas); 
el espesor de la pared debe tener 500 mm como mínimo para un buen 
comportamiento térmico y debe ser un material resistente a los agentes 
atmosféricos. 
 
2.4.4 REVESTIMIENTO 
 
El revestimiento debe tener un espesor de 220 mm como mínimo, en la parte 
superior del horno, resistente a la erosión (ejem. piedra dura o ladrillos azules 
especiales); en la zona de cocción y debajo, resistente al calor y a la acción 
química (ladrillos refractarios duros, de textura fina colocados con juntas muy 
finas de mortero de arcilla cocida). 
 
2.4.5 COMBUSTIBLES 
 
2.4.5.1 Madera 
 
 La cocción con madera produce algunas de las cales de mejor calidad, ya 
que éstas se hornean con llamas largas y uniformes que generan vapor (por el 
contenido de humedad de la madera), lo cual ayuda a disminuir la temperatura 
necesaria para la disociación (separación del CO2 de los carbonatos), reduciendo 
así el peligro de cocción excesiva. 
 
40 
El abastecimiento de madera debería estar cercano al horno para evitar 
altos costos de transporte. Para la producción de cada tonelada de cal hidratada 
se necesita aproximadamente. 2 m3 de madera. Esto es un problema, en vista de 
la rápida depredación de las fuentes de madera, pero una posible solución es 
fomentar plantaciones de madera combustible. 
 
2.4.5.2 Carbón de leña 
 
El carbón de leña da una eficiencia mayor, pero la cal producida no es tan 
buena como la horneada con madera. 
 
2.4.5.3 Coque 
 
 El coque es preferible debido a su bajo contenido volátil (hidrocarburos que 
sepuedan evaporar), pero es difícil de prender y, por lo tanto, a menudo es 
mezclado con carbón de piedra. 
 
2.4.5.4 Combustibles líquidos 
 
Los combustibles líquidos y gaseosos, aunque más caros, son más fáciles 
de manipular que los combustibles sólidos, y se queman sin producir cenizas que 
contaminen la cal. 
 
Los tipos principales son los aceites combustibles pesados, a menudo 
mezclados con aceite usados en motores. El combustible es vaporizado, 
mezclado con aire y prendido en cámaras ubicadas alrededor del horno, 
produciendo llamas grandes antes de hacer contacto con la piedra caliza. 
 
Los gases de petróleo licuados, principalmente propano (C3H8) y butano 
(C4H10), son otros combustibles líquidos empleados. Igualmente se emplea el 
gas natural, como el metano (CH4), y el gas producido, hecho de madera, material 
vegetal o carbón de piedra. 
 
41 
2.4.5.5 Combustibles alternativos 
 
• Si se emplean aceites o gases, los hornos necesariamente deberán ser 
más sofisticados que los empleados con combustibles sólidos. 
 
• Los posibles combustibles alternativos son la turba, los esquistos y la 
biomasa, derivados de materiales vegetales incluyendo residuos forestales 
y agrícolas. Pueden emplearse de diferentes maneras. 
 
• La energía solar y eólica son poco probable de emplearse en un futuro 
cercano.7 
 
2.4.5.6 Principal característica de los combustibles 
 
La principal característica de un combustible es su poder calorífico, que es 
el calor desprendido por la combustión completa de una unidad de masa 
(kilogramo) de combustible. Este calor o poder calorífico, también llamado 
capacidad calorífica, se mide en Joule, caloría o BTU, dependiendo del sistema 
de unidades. 
 
La tabla 2.1 presenta el poder calórico de los principales combustibles 
utilizados en los hornos para la producción de cal. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 www.ces.iisc.ernet.in/energy/HC270799/HDL/spanish/sk01ms/sk01ms09.htm 
42 
Tabla2.1 Poder calórico de combustibles 
 
Combustible MJ/kg kcal/kg 
Gas natural 53,6 12 800 
Acetileno 48,55 11 600 
Propano, Gasolina, Butano 46,0 11 000 
Gasoil 42,7 10 200 
Fuel oil 40,2 9 600 
Coque 32,6 7 800 
 
Fuente : Propia 
Elaborado por: Edison Montaluisa y Henry Tipán 
 
2.4.6 ESTUDIO DEL MATERIAL REFRACTARIO 
 
Son refractarios aquellos materiales capaces de soportar elevadas 
temperaturas. Los materiales refractarios por excelencia son los cerámicos. 
 
2.4.6.1 Características 
 
Los refractarios deben soportar altas temperaturas sin corroerse o 
debilitarse por el entorno. Los refractarios típicos están compuestos por diversas 
partículas gruesas de óxido aglutinadas con un material refractario más fino. 
 
2.4.6.2 Aplicaciones 
 
El material refractario, se utiliza en todos los hornos industriales que se 
usan en industria siderúrgica y metalúrgica, (en los cuales se incluyen los hornos 
para la obtención de cal), refinerías de petróleo, industria química, cementeras, 
ladrilleras, cerámicas, industrias del vidrio, etc. 
 
 
 
 
43 
2.4.6.3 Tipos de material refractario 
 
Los materiales refractarios se dividen en cuatro grupos: 
 
• Refractarios Ácidos : Normalmente incluyen la arcilla de sílice, arcilla de 
alúmina y refractarios de arcilla. La sílice pura a veces se utiliza para 
contener metal derretido. Contenidos de alúmina por arriba de 
aproximadamente 50% constituyen los refractarios de alta alúmina. Los 
refractarios de arcilla por lo general son relativamente débiles, pero poco 
costosos. 
 
• Refractarios Básicos : Varios refractarios se basan en el MgO (magnesia 
o periclasa). El MgO puro tiene un punto de fusión alto, buena 
refractariedad buena resistencia al ataque por los entornos que a menudo 
se encuentran en los procesos de fabricación de acero. Típicamente, los 
refractarios básicos son más costosos que los refractarios ácidos. 
 
• Refractarios Neutros : Normalmente incluyen la cromatina y la magnesita, 
pueden ser utilizados para separar refractarios ácidos de los básicos, 
impidiendo que uno ataque al otro. 
 
• Refractarios Especiales : El carbono, el grafito, son materiales utilizados 
en muchas aplicaciones refractarias, particularmente cuando no hay 
oxígeno fácilmente disponible. Estos materiales refractarios incluyen la 
zirconia (ZrO2), el zircón (ZrO2.SiO2) y una diversidad de nitruros, 
carburos y boruros. 
 
2.4.6.4 Presentación del material refractario 
 
• Mortero refractario Se utiliza como material de agarre, revestimiento de 
paredes, y para tomar las juntas entre hiladas de ladrillo refractario. 
 
44 
• Ladrillo refractario : El ladrillo refractario tiene sus caras lisas, lo que 
disminuye la adherencia con el mortero, resiste bien las altas temperaturas 
y la abrasión, es buen aislante térmico y es relativamente caro 
(actualmente el precio de un ladrillo refractario equivale aproximadamente 
al precio de diez ladrillos comunes). La figura 2.5 presenta la forma típica 
de los ladrillos refractarios. 
 
Figura 2.5 Ladrillos refractarios para hornos de se cción circular 
 
2.5 TIPOS DE HORNOS PARA LA PRODUCCIÓN DE CAL 
 
2.5.1 HORNO DE COLUMNA 
 
Este tipo de hornos utiliza la piedra caliza con un rango de 50 a 150 mm 
de longitud y un radio aproximado de 2 a 1 con lo respecta a su longitud. El 
combustible más ampliamente utilizado es de un grado denso de coque con baja 
reactividad y bajo contenido de ceniza, dicho combustible es más liviano y 
pequeño que la caliza y se mueve goteando entre los intersticios. 
 
La calidad de la cal tiende a ser moderada, con una reactividad baja. La 
retención de azufre del combustible es alta. 
 
Las zonas de trabajo en este tipo de horno son las siguientes: 
 
a) Zona de precalentamiento: La piedra caliza es precalentada desde la 
temperatura ambiente hasta 800°C por el contacto di recto con los gases 
provenientes de la zona de calcinación, es decir los gases de combustión. 
 
45 
b) Zona de calcinación: El combustible se quema en aire precalentado de la 
zona de enfriamiento y (dependiendo del diseño) en el aire adicional de la 
“combustión” agregado con el combustible. Esto produce una temperatura 
sobre los 900 °C y causa la disociación de la pied ra caliza en el bióxido de 
la cal viva y de carbono. 
 
c) Zona de enfriamiento. La cal viva que sale de la zona de calcinación a 
900 °C, es enfriada por el contacto directo con ai re que entra por la parte 
inferior del horno. 
 
En la figura 2.6 se presenta el horno de columna y sus elementos principales. 
 
 
Figura 2.6 Horno de columna 
 
46 
2.5.2 HORNO DE COLUMNA DOBLE INCLINADO 
 
Este es esencialmente rectangular en su sección transversal, pero 
incorpora dos secciones en la zona de calcinación. Los arcos fuera de lugar 
crean espacios en los cuales el combustible y el aire precalentado de combustión 
son quemados vía la cámara de combustión. 
 
El aire frío es arrastrado a la base del horno donde es precalentado, 
secado y reinyectado vía la cámara de combustión. La carga y el combustible son 
quemados desde ambos lados, asegurándose una distribución de calor eficiente. 
 
La figura 2.7 presenta la distribución de los flujos de aire de enfriamiento, 
de combustible, de piedra caliza y de la cal viva en los hornos de columna doble 
inclinado. 
 
 
 
Figura 2.7 Horno de columna doble inclinado 
47 
2.5.3 HORNO DE COLUMNA DE MÚLTIPLES CÁMARAS 
 
Es un desarrollo del horno doble inclinado. Consiste de 4 o de 6 secciones 
inclinadas en la zona de calcinación, opuesta cada una en el arco. El arco sirve 
para el mismo propósito del horno doble inclinado. 
 
El aire frío es precalentado por la cal en la zona de enfriamiento y es 
llevado, desempolvado y reinyectado vía la cámara de combustión. 
 
Una de las características es que la temperatura de las cámaras decombustión bajas puede ser variada para controlar la reactividad de la cal en un 
amplio rango. 
 
2.5.4 HORNO REGENERDOR DE FLUJO PARALELO 
 
La principal característica de este horno es que cuenta con dos columnas 
interconectadas. El lote de caliza es cargado alternadamente a cada columna, se 
distribuye por gravedad hacia abajo a través de la zona de precalentamiento o 
intercambiador de calor regenerativo, atraviesa el lanzado de combustible en la 
zona de calcinación, se produce la disociación del carbonato de calcio en óxido de 
calcio (cal viva) y dióxido de carbono, finalmente la cal viva pasa a través de la 
zona de enfriamiento y es descargada del horno. 
 
La operación del horno consiste en dos períodos iguales, el primer período, 
el combustible es inyectado a través de los quemadores en la columna 1 y 
quemado en el aire de combustión soplado hacia debajo de esta columna, los 
gases pasan a la columna 2 por el canal, precalienta la su carga y salen del 
horno, luego de un tiempo prudente ocurre lo inverso, se produce la combustión el 
la columna 2 y los gases de escape pasan por el canal, precalientan la carga y 
son evacuados hacia la atmósfera. 
 
El método de operación anteriormente incorpora dos principios 
importantes: El paquete de piedra en la zona de precalentamiento en cada 
48 
columna actúa como un intercambiador de calor regenerativo además, 
precalienta la piedra a la temperatura de calcinación. Este es luego recobrado 
desde la piedra al aire de combustión en la segunda columna. Como resultado, 
el aire de combustión es precalentado hasta 800ºC. 
 
La calcinación es completada a nivel del canal transversal de comunicación 
entre las columnas a una temperatura sobre los 1100ºC, ésto favorece la 
producción de cal viva altamente reactiva, que puede ser producida con un bajo 
contenido de CaCO3, debido a que el horno es diseñado para operar con un alto 
exceso de aire (nada de aire de enfriamiento es requerido para la combustión), el 
nivel de CO2 por volumen es bajo, alrededor del 20%. La figura 2.8 se presenta 
un esquema de las principales secciones que conforman el horno regenerativo de 
flujo paralelo. 
 
 
Figura 2.8 Horno regenerador de flujo paralelo 
49 
2.5.5 HORNO ROTATORIO LARGO 
 
El tradicional horno rotativo consiste en un cilindro giratorio (sobre los 
140m de largo). Inclinados en un ángulo de 1 a 4º, la caliza es alimentada por la 
parte superior, mientras que el aire y el combustible son quemados en la parte 
interna. La cal viva es descargada en un enfriador, el cual es usado para 
precalentar el aire de combustión, son usados varios diseños de enfriadores, 
incluyendo el planetario que es un conjunto de unidades montadas en la periferia 
del horno, viajando por mallas y varios tipos de enfriadores de columnas de 
contra flujo. La figura 2.9 muestra un esquema del horno rotatorio largo. 
 
Muchos hornos de este tipo tienen características internas para recobrar 
el calor desde los gases del horno y precalentar la caliza, como los siguientes: 
 
1.- Cadena (en hornos alimentados con todo el carbonato de calcio). 
 
2.- Divisiones metálicas y láminas refractarias que efectivamente dividen el 
horno en tubos pequeños. 
 
3.- Elevadores que hacen que la piedra caiga como cascada a través de los 
gases. 
 
4.- Represas refractarias internas que permiten incrementar el tiempo de 
residencia de la carga. 
 
Este horno puede aceptar un rango amplio de medidas de caliza desde 
60mm hasta polvo. 
 
Una interesante característica es que las piedras grandes en el avance de 
la cama migran hacia fuera de ésta, mientras que las pequeñas se concentran en 
el centro de estas, como resultado las piedras grandes están expuestas a más 
altas temperaturas que las pequeñas, como resultado la sobre calcinación de las 
fracciones finas pueden ser evitadas. 
50 
 
 
 
 Figura 2.9 Horno rotatorio largo 
 
Existen hornos provistos con precalentadores, son más pequeños que los 
hornos rotatorios convencionales, el calor usado decrece debido a la reducción de 
pérdidas por convección y radiación, así como el incremento del calor recobrado 
desde los gases de combustión. 
 
Un número de diseño de precalentadores ha sido desarrollado, incluyendo 
el horno vertical y viaje por malla. El precalentador debería ser seleccionado de 
acuerdo a los tamaños de la piedra y basado en las propiedades de la caliza. 
 
La eliminación de azufre es difícil en los hornos precalentados. Hay un sin 
número de formas para poder eliminarla, las cuales se describen a continuación: 
 
• Establecer purgas de SO2 con alguna toma para gases del horno 
alrededor del precalentador. 
 
• Operando el horno bajo condiciones reducidas e introduciendo aire 
adicional en la salida. 
51 
CAPÍTULO III 
 
ESTUDIO DE ALTERNATIVAS 
 
3.1 PLANTEAMIENTO DE LAS NECESIDADES 
 
La necesidad del desarrollo de un horno para la producción de cal está 
basada en el crecimiento de la industria minera y la disminución de los costos de 
producción de la misma. 
 
Varios aspectos son los limitantes del desarrollo en esta área, ya sean 
aspectos económicos, es decir falta de inversión para la construcción de un 
horno, aspectos estratégicos como lo son la falta de visión para una producción 
rentable y el estudio de oportunidades y debilidades frente a la competencia. 
 
El país únicamente cuenta con un horno de producción de cal a nivel 
industrial, que no satisface las necesidades nacionales en el consumo de cal. 
 
En la actualidad el proceso de la obtención de cal viva y cal hidratada en el 
Ecuador, es un proceso poco tecnificado, es por eso que para el planteamiento 
de alternativas, se considerará mejorar los niveles de producción y mejorar las 
condiciones laborales del trabajador en la etapa de la recolección de la cal. 
 
 
 
 
 
 
 
 
52 
3.2 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS GENERALES 
 
3.2.1 PARÁMETROS FUNCIONALES 
 
Los parámetros funcionales son proporcionados por la empresa auspiciante 
LUMOIL LTDA, los cuales satisfacen la necesidad de la implementación de un 
horno para la producción de cal, debido a la existencia de dicho recurso natural 
presente en la Provincia de Manabí, en la ciudad de Manta. 
 
• Tipo: Horno regenerativo de flujo paralelo. 
• Capacidad nominal: 120 toneladas por día 
• Combustible utilizado: Fuel oil Nº 6 (Bunker C) 
• Tamaño del material cargado: De 60 a 100 mm de diámetro equivalente 
de la caliza. 
 
3.2.2 AMBIENTE DE TRABAJO 
 
• Lugar de operación: Exposición directa al medio ambiente. 
• Temperatura de trabajo: En un rango 20ºC a 35 ºC. 
• Humedad relativa: En un intervalo de 30% a 50%. 
 
3.3 ESTUDIO DE ALTERNATIVAS 
 
El desarrollo de las alternativas se basa en dos hornos de similar 
funcionamiento pero con diferencias marcadas en varios puntos de vista como 
son: 
� Su forma 
� Consumo energético 
� Restricciones constructivas 
� Distribución de material 
� Distribución de calor 
 
53 
Es necesario acotar que las dos alternativas constan del mismo sistema de 
distribución de materia prima y del mismo sistema de descarga del producto final. 
A continuación se presenta un análisis de las dos alternativas de diseño: 
 
3.3.1 ALTERNATIVA Nº 1 
 
 HORNO REGENERATIVO DE FLUJO PARALELO CIRCULAR 
 
La figura 3.1 presenta los principales componentes del horno regenerativo de flujo 
paralelo de sección circular. 
 
 
 
Figura 3.1 Horno regenerativo de flujo paralelo cir cular 
 
54 
3.3.1.1 Principales características 
 
3.3.1.1.1 Canal colector de los gases de combustión 
 
El horno circular cuenta con un canal el cual toma los gases de combustión 
y asegura la entrada de gas de forma radial en las cámaras para el 
precalentamiento de la carga de materia prima. 
 
En la figura 3.2 se presenta la distribuciónde los flujos de trabajo en el 
canal colector de gases de combustión. 
 
 
 Figura 3.2 Canal colector de gases de co mbustión 
 
 
3.3.1.2.1 Facilidad de construcción 
 
Debido a su geometría circular, es necesario realizar procesos de manufactura 
relativamente complejos para la obtención de las formas deseadas. 
55 
3.3.1.2.2 Alimentación de la materia prima 
 
 Consta de una tolva giratoria, la que permite una mejor distribución de la 
materia prima. 
 
3.3.1.2.3 Características de la cal obtenida 
 
 La cal viva obtenida en este horno es la de mayor calidad posible en 
referencia a todos los hornos existentes, debido a que la carga de material, la 
distribución del flujo de calor y el suministro de combustible son completamente 
uniformes, la cal tiene un alto grado de reactividad. 
 
3.3.1.2.4 Ubicación de los quemadores 
 
 Los quemadores están ubicados en la zona de precalentamiento, es 
necesario que la llama se propague de forma vertical a la largo del horno con el 
fin de evitar el contacto entre la llama y la capa de refractario y evitar los efectos 
de sobrecalentamiento en las paredes del horno. 
 
3.3.1.2.5 Requerimiento de combustible 
 
El combustible más utilizado en este tipo de hornos es el de naturaleza 
líquida, debido a que se genera menor cantidad de ceniza en relación con los 
combustibles sólidos y su almacenamiento es más fácil en comparación con los 
combustibles gaseosos. 
 
3.3.1.2.6 Distribución de los gases de combustión 
 
 Los gases de combustión entran en forma radial a la cámara donde se 
producirá el precalentamiento de la caliza, con lo cual se logra una mejor 
distribución de de calor. 
 
 
56 
3.3.1.2 Ventajas 
 
� Mejor distribución de material cargado en el horno. 
 
� Excelente distribución del calor. 
 
� Menor cantidad de concentradores de esfuerzos térmicos. 
 
� Buena distribución de los gases de escape. 
 
� No se generan turbulencias por tanto la calidad de la cal obtenida es 
uniforme y excelente. 
 
� Debido a su sección circular se tiene menor cambios de sección por tanto 
se tiene menor concentradores de oxidaciones. 
 
3.3.1.3 Desventajas 
 
� La colocación del ladrillo refractario en las paredes del horno es 
complicada ya que se necesita trabajar en superficies curvas. 
 
� La colocación de refractario en el canal del colector de los gases de 
combustión requiere formas constructivas difíciles de obtener por lo que se 
produce mucho desperdicio, con lo cual aumenta los costos de 
implementación de la capa de aislamiento. 
 
� Debido a la geometría del canal es necesario colocar un sistema de 
anclajes en V en secciones variables y pequeñas lo cual aumenta su costo 
de construcción. 
 
� Se necesita ladrillos refractarios circulares, y su precio es elevado en 
relación a los ladrillos rectangulares. 
 
57 
3.3.2 ALTERNATIVA Nº 2 
 
HORNO REGENERATIVO DE FLUJO PARALELO RECTANGULAR 
 
La figura 3.3 presenta los principales componentes del horno vertical regenerativo 
de flujo paralelo de sección rectangular. 
 
 
 
Figura 3.3 Horno regenerativo de flujo paralelo rec tangular 
 
 
 
 
58 
3.3.2.1 Principales características 
 
3.3.2.1.1 Tolva 
 
La caliza se descarga en una tolva, la misma que realiza la recepción del 
producto. En esta se encuentra un mecanismo que distribuye la caliza a cada una 
de las torres del horno. 
3.3.2.1.2 Torre 
 
El horno debido a su capacidad y para mejor aprovechamiento de la 
energía del combustible consta de dos torres, las cuales por separado tienen 
todos los elementos para la obtención de cal. 
3.3.2.1.3 Estructura 
 
La misma que servirá para soportar las líneas de alimentación de aire y de 
combustible, la carga del horno y otros elementos adicionales. 
3.3.2.1.4 Línea de alimentación de aire 
 
El aire que ingresa para la combustión del combustible, tiene su propia 
línea para cada torre, el mismo que se precalentará con los gases de escape. La 
línea está ubicada en la parte superior de la torre. 
 
3.3.2.1.5 Línea de alimentación de combustible 
 
El combustible ingresa por una línea diferente a cada torre, la misma que 
conduce hacia el quemador. La línea está ubicada en la parte superior de la torre. 
3.3.2.1.6 Quemador 
 
Cada torre consta con varios quemadores para mezclar el combustible con 
el aire, con el objeto de preparar el combustible la combustión. 
 
59 
3.3.2.1.7 Cámara de combustión 
 
Cada torre consta de una cámara de combustión, las que están conectadas 
por una unión en la parte inferior de cada torre. 
3.3.2.2 Ventajas 
� La cal obtenida es de buena calidad. 
� Permite obtener gran capacidad de producción diaria. 
� El aprovechamiento del combustible es alto. 
� No existen tiempos muertos en el proceso. 
� El manejo del horno no es complejo. 
3.3.2.3 Desventajas 
� Presenta dificultades al momento de realizar el mantenimiento por su 
tamaño. 
� La distribución de los gases de escape no es uniforme ya que se 
generan turbulencias que afectan en la calidad de la cal viva obtenida. 
� Debido a su geometría se forman ángulos rectos en los elementos que 
conforman el horno lo cual genera concentración de oxidaciones. 
� Es un equipo altamente contaminante en relación a otros de su misma 
naturaleza. 
3.4 SELECCIÓN DE LA ALTERNATIVA A DISEÑARSE 
 
La selección de la alternativa se basa en los criterio de comparación que 
tienen una valoración de 1 a 10, además se presenta un factor de importancia 
entre cada uno de los criterios, como se presenta en la tabla 3.1. 
60 
Cabe señalar que el valor dado para el criterio costo es la suma de los 
valores asignados a los restantes criterios de comparación. 
 
Tabla3.1 Criterio de comparación y códigos de equiv alencia 
 
 CODIGO DE EQUIVALENCIA 
CRITERIO DE COMPARACION Valoración 10 Valoración 1 
Facilidad de mantenimiento. 
 
Fácil Difícil 
Ahorro energético 
 
Alto Bajo 
Calidad de la cal viva 
 
Alta Baja 
Facilidad de construcción 
 
Fácil Difícil 
Facilidad de montaje y desmontaje 
 
Fácil Difícil 
Contaminación ambiental 
 
Baja Alta 
Materiales de construcción (Peso) 
 
Bajo Alto 
Costo 
 
Económica Costosa 
 
Fuente : Propia 
Elaborado por: Edison Montaluisa y Henry Tipán 
 
 En base a la valoración de cada criterio de comparación, la evaluación de 
las alternativas se presenta en la tabla 3.2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
61 
Tabla3.2 Evaluación de alternativas 
 
SELECCIÓN DE ALTERNATIVA DEL HORNO 
 
 ALTERNATIVAS 
CRITERIO DE COMPARACIÓN 
HORNO DE 
SECCIÓN 
CIRCULAR 
HORNO DE 
SECCIÓN 
RECTANGULAR 
FACTOR DE 
IMPORTANCIA 
Facilidad de mantenimiento. 
 
70 80 40 
Ahorro energético 
 
90 60 70 
Calidad de la cal viva 
 
90 70 80 
Facilidad de construcción 
 
70 80 60 
Facilidad de montaje y desmontaje 
 
70 80 60 
Contaminación ambiental 
 
80 60 80 
Materiales de construcción (Peso Neto) 
 
80 60 40 
Costo 
 
550 490 80 
Valores totales de selección 
 
1100 980 
Orden de selección 
 1º 2º 
 
Fuente : Propia 
Elaborado por: Edison Montaluisa y Henry Tipán 
 
 Una vez evaluadas las alternativas se concluye que la alternativa de 
solución más adecuada es la del horno de sección circular ya que su valor total 
de selección es 1100 frente a 980 correspondiente al horno de sección 
rectangular. 
 
 
 
 
 
 
62 
CAPÍTULO IV 
 
 DISEÑO DEL HORNO 
 
4.1 CONSIDERACIONES DE DISEÑO 
 
En el siguiente capítulo se presenta los cálculos correspondientes para el 
desarrollo del horno. El desarrollo de los cálculos está basado primeramente 
desde el punto de vista energético ya que la necesidad primordial es un bajo 
consumo energético lo que contribuye a la disminución de los costo de producción 
de forma directa. 
 
Como segundo aspecto de análisis se toma en cuenta la parte estructural y 
los sistemas auxiliares del horno. 
 
4.2 DESARROLLO DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA