Mejoramiento de la eficiencia térmica de un horno artesanal de ladrillos de una microempresa del distrito de Florencia de Mora, Provincia de Trujillo – La Libertad

Abstract

La presente investigación, tiene como propósito mejorar la eficiencia térmica de un horno artesanal de ladrillos, mediante la sustitución del combustible carbón antracita por gas natural en una empresa ladrillera de Florencia de Mora, Provincia de Trujillo – La Libertad. Actualmente en este horno artesanal, existe un excesivo consumo de carbón antracita de 5.83 toneladas por cada lote de 35 millares de ladrillos, debido a que el suministro de los gases de combustión por las briquetas, solamente se dan en la parte inferior del horno. Lo cual produce que el horno tenga una eficiencia termina de 60%. Para el desarrollo de esta investigación se realizó un diagnóstico actual del horno artesanal, llegando a obtener datos de operación, como dimensiones del horno, consumo de aceite quemado, consumo de energía de un motor con compresor, con un PCI del carbón de 26000 KJ/Kg, para un consumo de flujo masico de carbón de 9.64 × 10−3𝐾𝑔/𝑠 y un flujo masico de aire de 0.1168 𝐾𝑔/𝑠. Se realizó el balance de energía de la combustión durante el proceso de cocción de ladrillos, con lo cual, se determinó el calor necesario de cocción de 166071.43 𝐾𝑐𝑎𝑙/ℎ, calor transmitido por los gases de 203845.3𝐾𝑐𝑎𝑙/ℎ, y mediane una matriz de selección se eligió como combustible al gas natural, con un flujo másico de gas natural de 30.66𝑚3/ℎ y un flujo masico de aire de 518.29𝐾𝑔𝑎𝑖𝑟𝑒 /h, obteniendo un flujo total de los productos de 12454.96 𝑚3/ℎ, lo cual genera una eficiencia del horno de un 81.5%. También se realizó la selección de un ventilador centrifugo CBX con una potencia de 0.54 HP y los quemadores de gas natural marca RUB 10 con capacidad máxima de 280000 Kcal/h. También se realizó un análisis de posibles modificaciones a la configuración de la distribución de los gases de combustión del horno actual, determinando que la implementación de conductos distribuidos en el piso y paredes del horno, permitió una mejor distribución del calor y una consecuente reducción del tiempo estimado de cocción, con lo cual se garantizaría una mejor calidad del ladrillo cocido y menor merma de ladrillos defectuosos. Se efectuó el análisis económico del horno mejorado, obteniendo un costo total de inversión de S/. 30435.10, un costo de operación y mantenimiento por ciclo de trabajo de S/. 48960, con un beneficio anual neto de S/. 147375, determinándose un valor del VAN de S/. 67083.31 y un TIR de 201.01%, con un periodo de retorno de inversión de 1 año.