Proceso Industrial Del Ladrillo

PROCESO INDUSTRIAL DEL LADRILLO

John Fredy Aguilar García, Leidy Constanza Velasco Peña & Rocio Alejandra Hurtado Puerto. Abril 2017. Universidad De Pamplona Facultad de Ingeniería y Arquitectura Procesos industriales

RESUMEN

El presente trabajo tiene como objetivo identificar el proceso de producción de las fábricas ladrilleras en Colombia, teniendo en cuenta todas las reglas y leyes las cuales se deben acatar para el proceso industrial que se desarrolla en caso de las ladrilleras, para este trabajo se investigó sobre las zonas de producción. En este proceso de fabricación es de gran importancia todos los paso del proceso ya sea desde la recolección de la materia prima hasta la cocción de las unidades. En este trabajo se identificaran distintos tipos de ladrillos pero nos enfocaremos en la producción pro ducción del ladrillo de 6 huecos. Abstract

The present work aims to identify the production process of the brick factories in Colombia, taking into account all the rules and laws that must be complied with for the industrial process that is developed in the case of brickworks, for this work was investigated on The areas of production. In this process of manufacture is of great importance every step of the process either from the collection of the raw material to the firing of the units. In this work, different types of bricks will be identified, but we will focus on the production of the brick with 6 holes.

RESUMEN

El presente trabajo tiene como objetivo identificar el proceso de producción de las fábricas ladrilleras en Colombia, teniendo en cuenta todas las reglas y leyes las cuales se deben acatar para el proceso industrial que se desarrolla en caso de las ladrilleras, para este trabajo se investigó sobre las zonas de producción. En este proceso de fabricación es de gran importancia todos los paso del proceso ya sea desde la recolección de la materia prima hasta la cocción de las unidades. En este trabajo se identificaran distintos tipos de ladrillos pero nos enfocaremos en la producción pro ducción del ladrillo de 6 huecos. Abstract

The present work aims to identify the production process of the brick factories in Colombia, taking into account all the rules and laws that must be complied with for the industrial process that is developed in the case of brickworks, for this work was investigated on The areas of production. In this process of manufacture is of great importance every step of the process either from the collection of the raw material to the firing of the units. In this work, different types of bricks will be identified, but we will focus on the production of the brick with 6 holes.

TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................................

6

............................................. 7 PROCESO INDUSTRIAL INDUSTRIAL DE LA FABRICACION FABRICACION DE LADRILLOS LADRILLOS .............................................

QUE ES EL LADRILLO ..................................................................................................................

7

TIPOS DE LADRILLO:.................. ................. .................. ................. .................. ................. .......... 7 RESEÑA HISTORICA HISTORICA DEL LADRILLO LADRILLO .........................................................................................

8

LA INDUSTRIA LADRILLERA LADRILLERA EN EL MUNDO............................................................................

9

REQUISITOS LEGALES LEGALES ...............................................................................................................

10

DIAGNOSTICO AMBIENTAL AMBIENTAL ......................................................................................................

12

TIPOS DE PROCESOS EMPLEADOS EN LA ELABORACION DE LADRILL OS ....................................... OS ....................................... 14

CLASIFICACIONES DE LOS PROCESOS INDUSTRIALES ...................................................... 14 DESDE DESDE LA M ATERIA ................................................................................................... 14 DESDE LA TECNOLOGIA TECNOLOGIA........................................................ ............................................ 14 DESDE LA ECONOMIA ................................................. .................................................... . 14 TIPOS DE PROCESO DE FABRICACIÓN FABRICACIÓN ..................................................................... .......... 15

PROCESO GENERAL GENERAL .................................................................................................................. MAQUINAS Y ESPACIOS ESPACIOS PARA EL PROCESO PROCESO .........................................................................

16 16

COM COM POS POSI CIÓN DE LA M ATERIA PRIM A ................................................. .................. 20 ETAPAS DEL PROCES PROCESO O DE LA ELA BORACI BORACI ON DE LADRI L LOS ............................. 21 PROCESO DE LA INDUSTRIA LADRILLERA DEPENDIENDO DEL TAMAÑO DE LA EMPRESA .... 28 AVANCES INVESTIGATIVOS EN EL AREA DE LA INDUSTRIA LADRILLERA. .......................................... LADRILLERA. .......................................... 32 CONCLUSIONES ............................................................................................................................. 34

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................

35

TABLA DE CONTENIDO DE ILUSTRACIONES Ilustración 1proceso productivo ............................................................................................. 4 Ilustración 2 tipo de ladrillos ................................................................................................. 7 Ilustración 3 historia .............................................................................................................. 8 Ilustración 4 proceso ............................................................................................................ 15 Ilustración 5 etapas del proceso ........................................................................................... 26 Ilustración 6 proceso nivel interno ....................................................................................... 27 Ilustración 7 microempresa .................................................................................................. 28 Ilustración 8 pequeña empresa............................................................................................. 29 Ilustración 9 mediana empresa ............................................................................................ 30 Ilustración 10 gran empresa................................................................................................. 31 TABLA DE CONTENIDO DE TABLAS Tabla 1 Requisitos legales .................................................................................................... 11 Tabla 2 diagnóstico ambiental ............................................................................................. 13 Tabla 3 ventajas e inconvenientes del prensado en seco y extrusión ................................... 22 Tabla 4 Tipos de secadores .................................................................................................. 23 Tabla 5 TIPO DE PROCESO 2 ............................................................................................ 24 TABLA 6 PROCESO DEPENDIENDO DEL TAMAÑO DE LA EMPRESA ....................... 32

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA.

PROCESO DE FABRICACIÓN DEL LADRILLO. 5

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. I NTRODUCCI ÓN

La elaboración de un ladrillo está conformado por una serie de pasos, denominados grupos operacionales y en total se cuentan con tres grupos, los cuales dan inicio con: primero, preparación de materias prima y productos, como lo es la arcilla, entre otros. Segundo, la obtención del producto acabado, listo para ser usado en el área de la construcción. En tercer lugar es la distribución, que es donde se coloca el producto finalizado en el consumidor final. La materia prima principal en una fábrica ladrillera, es la arcilla. Podemos encontrar gran variedad de arcillas en esta industria, con distintas propiedades físico-química que afectan directamente a los productos en este proceso. En este transcurso las arcillas, que es la materia prima fundamental se moldea hasta obtener el molde del ladrillo que se desea elaborar, luego de esto se calienta esta arcilla moldeada en hornas a gran temperatura, hasta que alcanzan su dureza brindándole así la calidad, también les brinda una estética que determina que tan bien cocidos están, es decir la calidad del ladrillo depende principalmente de la cocción del mismo. Las diferencias más notables de los procesos productivos individuales respecto al general se dan en las operaciones de preparación de las materias primas (molienda, humectación, amasado, etc.) y en el moldeo (prensado, extrusión, colada, torneado, etcétera).

Ilustración 1proceso productivo (paredes, 2010)http://gestionandoempresas.blogspot.com.co/2010/11/plan-de-operaciones.html


UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. PROCESO I NDUSTRIAL DE L A F ABRICACI ON DE L ADRIL LOS QUE ES EL L ADRIL LO

Son pequeñas piezas en forma de paralelepípedo, están formados principalmente por arcillas, que son moldeadas, comprimidas y sometidas a la cocción a altas temperaturas, estas pequeñas piezas son utilizadas en el área de la construcción. El ladrillo tiene forma prismática rectangular, y sus caras reciben distintos nombres, de mayor a menor: tabla, canto y testa. Las dimensiones de las caras del ladrillo guardan una proporción entre sí, siendo cada una el doble de la anterior (incluyendo el mortero que los une), lo cual permite formar los distintos aparejos. Las dimensiones usuales del ladrillo son: 24x11, 5x5, 25 cm. El ladrillo está compuesto arcilloso, con caolín, silicatos de alúmina, y otros minerales. El adobe es considerado el antecedente del ladrillo, aunque no es cocido. TIPOS DE LAD RIL LO:

Hay diversas formas de clasificar a los ladrillos. Por la forma se clasifican en: • Ladrillo macizo: es el que tiene menos de 10% de perforaciones en su tabla. Algunos

modelos tienen rebajes en las tablas y testas, para obtener muros sin llagas. • Ladrillo perforado: poseen más de 10% de perforaciones en la tabla. Son muy empleados

en

la

construcción

de

fachadas.

• Ladrillo manual: es una imitación de los ladrillos artesanales, su apariencia es tosca y

rugosa.

Tienen

buenas

propiedades

ornamentales.

• Ladrillo hueco: es el que tiene perforaciones en los cantos o testas, para reducir el

volumen de cerámica y hacerlos más livianos. Se emplean en tabiques y elementos constructivos que no están sometidos a esfuerzos. Pueden ser de distintas clases, según la cantidad de huecos que tengan, de hueco simple, tiene una hilera de perforaciones en la testa; de hueco doble, tiene dos hileras de perforaciones en la testa. (BEGAGES)

Ilustración 2 tipos de ladrillos (ARQHYS, 2013)ARQHYS.com Fuente: http://www.arqhys.com/contenidos/ladrillos-tipos.html


UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. RESEÑA HI STORI CA DEL LADRI LL O

Es el material artificial de construcción más antiguo de la humanidad, siendo base de la civilización, se inventó antes de que se inventaran las ciencias además este elemento se ha reinventado este material ampliando sus posibilidades constructivas y arquitectónicas. 

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• •

• •

•

Los ladrillos son utilizados como elemento para la construcción desde hace unos 11.000 años. los agricultores del neolítico pre-cerámico del Levante hacia 9500 a. c. fueron los primeros en utilizarlos, ya que en las áreas donde levantaron sus ciudades apenas existía la madera y la piedra. Los sumerios y babilonios secaban sus ladrillos al sol; sin embargo, para reforzar sus muros y murallas, en las partes externas, los recubrían con ladrillos cocidos, por ser estos más resistentes. Es el más antiguo de los materiales de la construcción empleado por el hombre. La idea de su creación habría nacido en forma espontánea, por la simple observación de la naturaleza a través de la mirada de unos pastores que al apagar su fogata encendida sobre suelo arcilloso, observaron que la tierra enrojecía y quedaba tan rígida y resistente, que soportaba el impacto del agua de lluvia. Su descubrimiento modificó y generó cambios en la sociedad que los produjo. El hombre lo fabricó para salir de la cueva, levantar la ciudad e imponer el concepto de lo urbano impulsando las antiguas primeras civilizaciones de Mesopotamia y Palestina, donde apenas se disponía de madera y piedras. Los constructores sumerios y babilonios levantaron zigurats, palacios y ciudades amuralladas con ladrillos secados al sol, que recubrían con otros ladrillos más resistentes cocidos en hornos. (james W.P Cambell, 2004)

Ilustración 3 historia (james W.P Cambell, 2004)


UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. LA I NDUSTRIA LADRILL ERA EN EL M UNDO

La industria ladrillera es una de las más grandes del mundo, ya que este elemento de gran importancia para la construcción de viviendas, siendo así una pieza que ha sido fundamental en la edificación el mundo y de la vida, este motivo es lo que ubica al ladrillo como uno de los elementos más usados en todo el mundo dando como resultado una gran demanda de este, justamente esto hace que personas con gran perspectiva sobre el tema inicien empresas de esta índole para satisfacer la demanda de este elemento, es así como se forman fabricas dedicadas a la elaboración de ladrillos y otros derivados de la arcilla. En este caso se presentaran algunas de estas entidades a nivel mundial: a) F ábri ca en H il al B ri cks en E r bil - K ur distán – I rak

Se trata de una de las fábricas más grandes con un único horno en Oriente Medio y en el mundo. Esta nueva fábrica situada en Erbil en el norte de Irak ha sido equipada para la fabricación de tres tipos de productos: ladrillos huecos, ladrillos perforados y bloques de thermoarcilla. Esta fabrica tiene una producción de: 1200 t/día lo cual tiene una producción por año de 438000 Ton/año de Productos: ladrillos huecos y perforados. Secadero: EQC Eficiente. Horno: Horno túnel. Situación Geográfica: Erbil (Irak). b) Nueva cerámica para Socié tédes Pr odu its Rou ges d' Arbal

Equipceramic diseñó unas instalaciones de alta capacidad equipadas con la tecnología punta tanto en mecanismos, como en automatización, control y regulación, con el objetivo de dotar la línea de producción de una gran flexibilidad. Producción: 218.400T/año. Productos: Ladrillo Hueco. Secadero: Secadero semi continúo. Horno: Horno Túnel FT. Situación Geográfica: Orán (Argelia) (Equipceramic, 2017) c) Situ ación en Colombia de la i ndustri a ladri ll era

En Colombia se producen 376.947 toneladas mensuales de ladrillo, es decir 4.523.367 al año, según se desprende del estudio contratado por Anfalit a la firma Camargo y Asociados Ingenieros Constructores, el cual acaba de ser entregado al público. La investigación refleja que las ventas totales de la industria ladrillera nacional se estiman en $31.643 millones mensuales, que representan 52.9% de las ventas potenciales de la industria ladrillera. Bogotá participa con 49% del mercado, es decir $15.500 millones mensuales, seguido por Santander del Norte con 14.3%, que equivalen a $4.514 millones; Antioquia con 9.5% ($3.014 millones); Valle 7.8% ($2.458 millones) y el Eje Cafetero con 7.1% ($2.233 millones). (S.A., 2017) 

Con una producción superior a los 490.000 productos que incluyen entre otros los ladrillos en sus diferentes formas, las tejas, baldosas y enchapes, la industria de la arcilla alcanzó los 140.000 millones de pesos en ventas el año pasado. PROCESO DE FABRICACIÓN DEL LADRILLO. 9

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. 

Países como Estados Unidos, Venezuela, Ecuador, Costa Rica, Puerto Rico, Panamá, República Dominicana y en general todo Centroamérica son los principales socios comerciales de estos productos colombianos. ventas anuales por 140.000 millones de pesos anuales.



Otros mercados en el exterior, que hoy tienen una gran importancia son Chile, Canadá, Jamaica, Haití, Cuba, Reino Unido, Taiwán y Trinidad y Tobago. (ELTIEMPO, 2004)



Ladrillera Santafé S.A: industria Ladrillera en Colombia • Producción mensual: 376.947 ton • Exportaciones: US$214.7 MM – En arcilla es US$65.26 MM que representa un (30.4%) • Empleo generado: 28.992 personas – 0,14% del total de empleos en Colombia. Fuente: Estudio de mercado Quali y Cámara de Comercio de Colombia. Esta empresa ladrillera de Colombia se encuentra ubicada en el puesto 456 a nivel mundial. (Borrero, 2013) LADRILLERA SANTA FE S A, CARRERA 9 74 08, BOGOTA Fabricación de materiales de arcilla para la construcción, SOCIEDAD ANONIMA (Empresite, 2017).



Colombia cuneta con un total de 1343 ladrilleras en su marco geográfico en 14 departamentos que en su total producen 835.280 Ton/mes de material cerámico.



Departamentos de alta producción ladrillera:              

Cundinamarca Antioquia Valle Norte de Santander Boyacá Santander Huila Cauca Tolima Cesar Atlántico Nariño Bolívar Caldas

Ton/mes

REQUISITOS LEGAL ES

El propósito general del cumplimiento de los requisitos legales para la industria ladrillera, es para favorecer las declaraciones ambientales lo cual al mismo tiempo, al radicar una empresa de esta índole se promueve la oferta y demanda de dichos productos, además de esto la industria brinda un servicio social el cual favorece a las familias que dependen de estos empleos que se generan en la elaboración de nuevos productos. PROCESO DE FABRICACIÓN DEL LADRILLO. 10


Tabla 1 Requisitos legales NORMA Ley 99 del 1993 ISO 14001 Decreto 1995

948

Articulo 42 49 57 4

Componente Aire ------

de 72

Aire

76

Aire

86

Aire

Decreto 1791 de 74-75 1996

Suelo

Decreto 1299 de 6 2008 Decreto 2820 de 9 2010

--

21-22 24

----

------

39 Resolución 8321 de 17 1983 41

--Aire

Resolución 601 de 2 2006

aire

4

aire

10

aire

aire

DESCRIPCION Tasas retributivas y compensatorias Obligatoriedad de la licencia ambiental Estudio de impacto ambiental Requisitos del sistema de gestión ambiental para la operación de la ladrillera. Permiso de emisión atmosférica Tramite permiso de emisión atmosférica en el proceso de cocción. Vigencia, alcance y renovación del permiso de emisión atmosférica. Movilización de productos forestales siendo necesario en el proceso de extracción de arcillas. Funciones del departamento de gestión ambiental Licencia ambiental autorizada por la CAR en el numeral 1 b) materiales de construcción con producción menos a 600000 ton/año Estudio de impacto ambiental Solicitud y requisitos para la licencia ambiental Control y seguimiento Nivel sonoro para la zona receptora tabla 1 Niveles para la exposición de los trabajadores de ruido continuo tabla 3 Tabla de niveles máximos permisibles de emisiones según el tipo de contaminante tabla 1 Procedimientos para medición de calidad de aire en el proceso de cocción. Declaración de emergencia por los niveles de concentración de contaminantes según la tabla 4


UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. Resolución 627 del 9 2006

aire

17 Resolución de 2008

aire

909 4

aire

69-71

aire

72-77

aire

Resolución 1503 de 1-4 2010 RESOLUCIÓN 3-4 0935 DE 2011 Resolución 6982 de 11 2011

-Aire aire

15 -16

aire

17

aire

Niveles de ruido permisibles debido a la maquinaria empleada en el proceso de trituración. tabla 1 Niveles de ruido ambiental permisibles tabla 2 Estándares de emisión admisibles de contaminantes para fuentes fijas tabla 1 , 18 y 20 Determinación del punto de descarga de la emisión por fuentes fijas Medición de emisiones para fuentes fijas en la chimenea del horno de cocción. Metodología para presenta un estudio de impacto ambiental Métodos de medición de contaminantes y determinación de número de pruebas Estándares de emisión admisible para fabricación de productos de cerámica y arcilla Estudios de evaluación de emisiones atmosféricas y protocolos de muestreo. Procedimiento para determinar la altura de descarga según los contaminantes generados en el proceso de cocción.

DI AGNOSTI CO AM BI ENTAL

La importancia que ha adquirido el ladrillo a través de su historia lo ha colocado como un material indispensable en la industria de la construcción, y aun dominante en cuanto a cantidades de comercialización se refiere a nivel mundial. El ladrillo es un material que posee muchas características idóneas que hacen que mucha gente lo prefiera para construir. (LEON, 2013, págs. 10,11,12) Por esta razón se lleva a cabo el diseño de la ladrillera llevando a cabo los siguientes procesos: PROCESO DE FABRICACIÓN DEL LADRILLO. 12


Tabla 2 diagnóstico ambiental (LEON, 2013) ASPECTO Extracción

EFECTO -Perdida de la capa vegetal -Generación de material particulado. - Emanación de CO2 debido a la maquinaria (excavadoras) -Generación de ruido

IMPACTO -Alteración del paisaje -Deforestación y erosión del suelo -Deterioro del subsuelo a mediano plazo -Contaminación atmosférica -Deterioro en la salud humana y de animales

Maduración

No aplica

No aplica

Tratamiento mecánico

-Generación de ruido -Deterioro en la salud -Emanación de CO2 debido a humana la operación de la trituradora. -Contaminación atmosférica

Humidificación

No aplica

No aplica

Moldeado

No aplica

No aplica

Secado

No aplica

No aplica

Etapa de cocción

Almacenaje

Contaminación por emanación Contaminación atmosférica la de gases de chimenea los cual afecta fauna, flora y la cuales contienen SO2, NOx y salud humana. material particulado. No aplica

No aplica


UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. TIPOS DE PROCESOS EMPLEADOS EN LA ELABORACION DE LADRILLOS

Un proceso de fabricación, también denominado proceso industrial, manufactura o producción, es el conjunto de operaciones necesarias para modificar las características de las materias primas. Dichas características pueden ser de naturaleza muy variada tales como la forma, la densidad, la resistencia, el tamaño o la estética. Se realizan en el ámbito de la industria. El desarrollo de los procesos industriales es análogamente una serie continua, que avanza a la par del crecimiento de las sociedades y sus intereses y es, a la vez, uno de los factores que impulsan este crecimiento. CLA SI F I CACI ONES DE L OS PROCESOS I NDU STRI AL ES DESDE LA M ATERIA 

Procesos Físicos: Donde no se cambia la estructura molecular del material. Ejemplo: corte, pulido, pintura de un molde, estirado. En la industria ladrillera se emplea este procesos desde la llegada de la materia prima, ya que se empieza con la desterronarían de la arcilla, la molienda.

DESDE LA TECNOLOGIA 



Procesos Manuales: Las operaciones las realizan los operarios y ellos aportan la energía. En el caso de las ladrilleras es cuando el personal debe agregarle de manera manual algún tipo de material al proceso. Procesos Mecanizados: Combina las operaciones manuales con maquinarias. Ejemplo: las maquinas como el horno, la extrusora que son operadas por un ser humano de manera mecánica.

DESDE LA ECONOMIA





Procesos del Sector Primario: Los realizan empresas para obtener materias primas desde los recursos naturales. En el caso de la ladrillera es la extracción de arcilla de una cantera. Procesos del Sector Secundario: Los realizan las empresas que transforman las materias primas en productos. Dentro de la fábrica ladrillera ocurre este proceso, que es desde, donde ingresa arcilla como materia prima y atreves de unas etapas de transformación de esta materia prima obtenemos el ladrillo, elemento con todas las características requeridas para su uso. (Kilié, 2013)


UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. TIPOS DE PROCESO DE FABRICACIÓN

La producción de ladrillos puede llevarse a cabo de tres formas, de acuerdo a la Norma Técnica: 1. Artesanal: Ladrillo fabricado con procedimientos predominantemente manuales. El amasado o moldeado es hecho a mano. El ladrillo producido artesanalmente se caracteriza por variaciones de unidad a unidad. 2. Semi-Industrial: Es el ladrillo fabricado con procedimientos manuales, donde el proceso de moldeado se realiza con maquinaria elemental que en ciertos casos extruye, a baja presión, la pasta de arcilla. El ladrillo semi-industrial se caracteriza por presentar una superficie lisa. 3. Industrial: Es el ladrillo fabricado con maquinaria que amasa, moldea y prensa o extruye la pasta de arcilla. El ladrillo producido industrialmente se caracteriza por su uniformidad. Las formas de producción artesanal y semi-industrial, tienen los mismos pasos o secuencias, únicamente variando en los instrumentos, métodos y herramientas utilizadas para la producción. La principal variación se da en el proceso de moldeado, como ya se explicó en la definición, para el ladrillo semi-industrial se utiliza maquinaria que extruye la pasta de arcilla, por lo que se obtienen unidades de superficie lisa. El proceso industrial se diferencia de los dos primeros procesos de fabricación no solo en la utilización de maquinaria para el proceso de moldeado sino en el empleo de hornos más sofisticados para la fase de cocción. En estos hornos se lleva un control de temperatura, logrando una mayor eficiencia en la producción de unidades de arcilla con una mejor calidad final. (LESCANO, 2014)

Ilustración 4 proceso


UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. PROCESO GEN ERAL

M AQUI NA S Y ESPACI OS PARA EL PROCESO

Este proceso industrial es llevado a cabo gracias, a múltiples maquinas que cumplen funciones específicas en cada etapa del proceso. 

Transporte: para el transporte de la materia prima se emplea el uso de volquetas, son automóviles que poseen unas cajas que transportar la materia prima desde donde se extrae hasta los patios donde se almacena la arcilla que las la materia prima fundamental para este proceso.

Ilustración 5transporte (Merzlenko, 2017)https://es.123rf.com/photo_8206402_stockhoto.html 

Patios: lugar donde se almacena la materia prima

Ilustración 6 almacenamiento de materia prima (morelia, 2016)http://sites.amarillasinternet.com/vitrificadosmorelia/producto_y_pro ceso.html 

Desterronado: es la herramienta usada para dividir la materia prima en partes más PROCESO DE FABRICACIÓN DEL LADRILLO. 16

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. pequeñas, para darle la consistencia y textura estipulada para las siguientes etapas.  



anda transportadora: sistema de transporte continuo formado por una banda continua que se mueve entre dos tambores. Molinos: cumple la función de la trituración de la arcilla sin tratar que provenga directamente de la cantera, y se obtiene la materia prima con la granulometría y textura necesarias para su posterior conformado.

Ilustración 7 molino (Master, 2016)Brick Master 

Tamiz: cumple la función de separar aquellas partículas de la materia prima que no tienen el tamaño ideal, esta materia puede ser expulsada del proceso o en algunos casos, hay fabricas que cuentan con un sistema de bucle cerrado, haciendo que esta pequeña cantidad de materia se transporte y regrese a la etapa de molienda, para volver a moler y buscar las características idóneas para la siguiente etapa del proceso.



Maxaladora: esta herramienta es la que está a cargo de amasar la arcilla junto con agua y así poder darle la contextura indicada, brindándole la cantidad de agua exacta para la siguiente etapa.

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Extrusora: esta herramienta permite el moldeo de la arcillas para darle la forma del producto que se desea elaborar. Secadero horizontal: es aquí donde se secan los elementos después de que salen de la extrusora, esto se debe realizar ya que hay que sacarle humedad al elemento antes de entrar en el horno.

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Horno: esta herramienta permite que el producto complete una de sus etapas finales, ya que aquí es donde se seca totalmente el elemento dándole las características que lo clasifican como un producto de alta calidad o baja calidad, en esta herramienta se presenta la etapa más importante y delicada del proceso ya se debe tener un control de la variable temperatura, es decir que la temperatura es de gran importancia dentro de esta herramienta. (saba, 2013)



Ilustración 8 máquinas del proceso (alibaba, 2017)https://spanish.alibaba.com/product-detail/ht-cement-brick-makingmachine-production-flow-chart-546597449.html



Ilustración 9 proceso de producción (UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO, 2007)


UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. COM POSI CIÓN DE L A M ATERI A PRI M A

Una primera subdivisión de los componentes de la materia prima para la producción de ladrillo es la siguiente: Arcilla propiamente dicha; Esqueleto de material de dimensión granulométrica más gruesa Impurezas de mayores dimensiones (arenas, rocas, fósiles, etc.). Sustancias químicas diversas; Arcillas Están constituidas por compuestos de sílice, alúmina y agua. Las arcillas son responsables de las características típicas de los materiales para ladrillo, como la cohesión, la plasticidad, la trabajabilidad y la resistencia mecánica del producto en seco y cocido. Esqueleto de granulometría más gruesa constituido por varios materiales: Cuarzo, llamado también sílice libre, comúnmente conocido como arena silícea, los porcentajes en peso de este componente en las materias primas normales usadas en la fabricación del ladrillo pueden variar entre el 15 y 30% aproximadamente. Carbonatos de calcio y magnesio, normalmente, los carbonatos que se encuentran en los materiales arcillosos para el ladrillo están constituidos preferentemente por carbonato de calcio y en menor medida por el magnesio. Óxidos metálicos, excluyendo los óxidos de Ca y Mg que ya hemos citado, los más comunes son el óxido férrico (Fe2O3) y el ferroso (FeO) que se encuentran en los materiales comunes para ladrillo en porcentajes variables hasta un máximo de aproximadamente el 10%. Feldespatos, son compuestos de base sillico-aluminosa, presente en la arcilla con granulometría finísima, se comportan como inertes y solo en cocción reaccionan con las partículas arcillosas. Micas, son compuestos de estructura y composición bastante compleja, generalmente presentes en forma de láminas doradas y brillantes a simple vista. Impurezas gruesas En el material procedente directamente de la cantera frecuentemente hay presentes gravas y rocas que eliminan para no comprometer el funcionamiento de las maquinarias. Sustancias químicas diversas, entre las cuales: Sulfatos y sulfuros (piritas), se hace referencia a los suelos compuestos fácilmente solubles, la presencia de piritas en un material arcilloso puede provocar la formación de sulfatos durante la cocción como eflorescencias, respecto a las emisiones de azufre y de metales alcalinos en la atmósfera del horno. Cloro y Flúor, no siempre están presentes en la materia prima, pero incluso en pequeñísimas cantidades suponen una preocupación. Compuestos orgánicos, están presentes en cantidades apreciables en la capa superficial de los yacimientos, que no deben utilizarse nunca, en el material para ladrillos el porcentaje es insignificante, si está presente disminuye la porosidad del material y provoca más rupturas en el secado. (Tablegres s.a.s)


UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. ETAPAS DEL PROCESO DE LA EL ABORACI ON DE L ADRI LL OS

Las etapas del proceso de fabricación de la industria ladrillera, de diverso tipo, a partir de arcilla, se describen a continuación de forma muy general. 2.1 Recepción y almacenamiento de materias prima La materia prima se obtiene de las canteras donde se extrae la arcilla, esta arcilla sin tratar es transportada por medio de volquetas o camiones a patios donde se almacena la materia prima posterior a su uso. Se presenta un transporte en el interior de la planta, realizado mediante cintas transportadoras, hay que tener en cuenta que al presentarse este transporte por medio de cintas se desprenden pequeñas partículas de materia prima que se convierten en residuos. 2.2 Desterronación y molienda En esta etapa se desmorona los grandes terrones de arcilla, los cuales no presentan las condiciones para pasar a la siguiente etapa del proceso que es la molienda. En el proceso de molienda se realiza la trituración de la arcilla sin tratar que provenga directamente de la cantera, y se obtiene la materia prima con la granulometría (medición y graduación que se lleva a cabo de los granos de una formación sedimentaria) y textura necesarias para su posterior conformado. Puede llevarse a cabo de dos formas distintas, por vía seca o por vía semi-húmeda. Las arcillas secas y duras se preparan mejor en instalaciones por vía seca. Este tipo de sistema asegura la obtención de un porcentaje importante de partículas finas que se humectan con más facilidad y rapidez, obteniéndose una masa muy homogénea y de mayor plasticidad. Como consecuencia obtenemos un mejor acabado y una mayor resistencia mecánica, tanto del material seco como del producto cocido. Por otro lado, también puede llevarse a cabo este proceso por vía semi-húmeda, donde el proceso de humectación de la arcilla puede comenzar desde el mismo lecho de homogeneización. En estas condiciones el agua queda fuertemente ligada al cristal arcilloso, dando como resultado un aumento de la plasticidad y cohesión de la masa arcillosa, así como un aumento de su resistencia a las tensiones del secado. En algunos casos, la arcilla molida puede ser mezclada con distintos aditivos según los requerimientos de calidad del producto final. Existen distintos tipos de maquinaria para llevar a cabo este proceso según el tipo de molienda que se realice. Para la rotura de la arcilla en vía semi-húmeda se utiliza el molino de martillo o muelas. Si la trituración se realiza en la mina o cantera, se utiliza la desmenuzadora, que admite desde mineral seco hasta una humedad máxima del 20%. Para el proceso de mezcla es además usual la utilización del rallador alimentador rotativo, que permite obtener una perfecta mezcla entre los aditivos y la arcilla.



2.3 

Conformado Amasado

Para el amasado la arcilla debe estar lo bastante húmeda (en general entre valores de 12 a 15% de humedad) para que se pueda mantener unida cuando se trabaja. En el amasado se regula el contenido de agua de la mezcla de la arcilla mediante la adición de agua o vapor (el vapor puede provenir de una caldera auxiliar). Para el amasado de la arcilla, en las fábricas de cerámica se utiliza la maxaladora, máquina especialmente diseñada para la homogeneización de una mezcla de arcilla y la incorporación de más agua o de colorantes y aditivos. En este proceso se produce un consumo de energía eléctrica debido al propio funcionamiento de la maquinaria, por otro lado la humedad que se debe conseguir en la arcilla se puede proporcionar por dos caminos, adición directa de agua en la pasta, o mediante el vapor producido por una caldera auxiliar. 

Moldeo

Aunque la importancia energética del moldeo en el proceso de fabricación de piezas cerámicas es muy pequeña, su influencia sobre el consumo energético es considerable, ya que determina la cantidad agua en las piezas moldeadas y por tanto el consumo energético del secado. En el caso del moldeo el proceso puede diferir en función del material a fabricar. Los sistemas de moldeo más empleados en la industria cerámica son:

-seco: Baldosas y azulejos. ajillas y piezas especiales. Los sistemas que producen piezas con menor cantidad de agua son el prensado en seco (4% de humedad) y el prensado en semi-seco (10-15% de humedad.

Tabla 3 ventajas e inconvenientes del prensado en seco y extrusión (UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO, 2007) Prensado en seco Ventajas Admite una amplia gama de materias prima Menor humedad en las piezas crudas Libertad de diseños

Inconvenientes Pequeña capacidad

Extrusión Ventajas Mayor capacidad

Mayor inversión

Menor inversión

Mayor costo de la Menores mano de obra necesidades mano de obra

inconvenientes Mayor contenido en agua en las piezas crudas Solo admite ciertas materias primas Menor libertad de de diseño de las piezas


UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. 

Secado

El objetivo del secado es la reducción del contenido de humedad de las piezas antes de su cocción, es una operación compleja en la que convergen múltiples factores: naturaleza de la arcilla, grado de preparación y homogeneización, tensiones que pueden haber tenido lugar durante el moldeo, diseño y formato de la pieza, uniformidad o des uniformidad de secado, etc. El tipo de secado que se lleve a cabo influirá en la resistencia y calidad final de la pieza después de su cocción. El secado de una pieza cerámica de cualquier tipo transcurre en dos fases: superficie de la pieza. En esta etapa se produce una contracción en la pieza igual al agua eliminada. eliminación del agua decrece manteniéndose seca la superficie de la pieza. La contracción de esta etapa es muy pequeña. El problema fundamental del secado es evitar que la contracción que sufre la pieza origine agrietamientos y roturas. Este condicionante controla la velocidad de secado ya que un secado excesivamente rápido puede agrietar la pieza. Para eliminar estos defectos en las piezas hay que evitar que los gradientes de humedad en la pieza sean excesivamente elevados.

Tabla 4 Tipos de secadores (UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO, 2007)



Tabla 5 TIPO DE PROCESO 2 (UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO, 2007)


UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. 2.5 cocción

La cocción es la fase más importante y delicada del proceso de fabricación de productos cerámicos. En este proceso se confiere a la pieza las propiedades deseadas, al mismo tiempo que se muestra si las fases precedentes (amasado, moldeo y secado) se han llevado a cabo correctamente o no. Las piezas se cuecen en hornos, a una temperatura que va desde 875º C hasta algo más de 1000ºC. Los dos tipos de hornos más utilizados en el proceso de cocción son los siguientes:

Horno Túnel. El principio del horno de túnel es que está formado por una zona de fuego fija, mientras la mercancía a cocer se desplaza. El principio del horno de túnel es que está formado por una zona de fuego fija, mientras la mercancía a cocer se desplaza. Dentro del horno se distinguen tres zonas: precalentamiento, cocción y enfriamiento. zona de cocción que circula en sentido contrario al material. Normalmente se utiliza como fuente térmica el calor recuperado del horno y se pretende que el material pierda su contenido en agua (tanto la absorbida superficialmente como la estructural) aumentando la temperatura de manera progresiva. 

óptima en la parte central del horno. tar grietas en las piezas por un contraste brusco de la temperatura. 2.5.2 Horno Hoffmann A diferencia del horno túnel, en este caso el material a cocer se mantiene estático, y es el fuego el que se desplaza a lo largo de las distintas cámaras hasta conseguir una curva de cocción de características similares a las generadas en los hornos túnel. Este tipo de horno está formado por una serie de cámaras unidas, que son llenadas por el material seco proveniente del secadero, donde los quemadores se desplazan de una cámara a otra, cociendo el material. Este sistema también permite el precalentamiento de la mercancía y la refrigeración de los gases de escape. La eficiencia energética de los dos tipos de hornos es diferente, el horno túnel tiene consumo específico medio de 410Kcal/kg frente a las 480 Kcal/kg del Hoffman. Los quemadores del horno, que pueden consumir diversos combustibles (gas natural, fuel oíl, coque de petróleo, orujillo), son de varios tipos: ntamiento


UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. 2.6 PREPARACIÓN Y ALMACENAMIENTO DEL PRODUCTO Las piezas, ya terminadas, se depositan apiladas encima de pellets de madera o de las propias piezas y pueden envolverse con plástico retráctil y fleje para facilitar su posterior distribución. Por otro lado, en algunas empresas se humecta el material terminado para aportar la consistencia requerida por el cliente, este proceso se lleva a cabo de dos maneras distintas en función de cada instalación. material con manguera El almacenamiento puede ser en nave cerrada o a la intemperie. Este proceso puede realizarse de manera manual o mediante la empaquetadora, para la colocación de flejes o retractilado de plástico de los paquetes de material terminado. (UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO, 2007, págs. 14,15,16,17,18,19)

Figura 3 1

Ilustración 10 etapas del proceso (Criollo Mauro, 2015)https://www.emaze.com/@ALTWRFWQ/SIMULACI%C3%93N-DE-PROCESO-PRODUCTIVOLADRILLERA



Ilustración 11 proceso nivel interno (Criollo Mauro, 2015)https://www.emaze.com/@ALTWRFWQ/SIMULACI%C3%93N-DE-PROCESOPRODUCTIVO-LADRILLERA


UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. PROCESO DE LA I NDUSTRIA L ADRIL LERA DEPENDIEN DO DEL TAM AÑO DE L A EM PRESA

MICROEMPRESA

Ilustración 12 microempresa


UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. PEQUEÑA INDUSTRIA

Ilustración 13 pequeña empresa


UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. MEDIANA INDUSTTRIA

Ilustración 14 mediana empresa


UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. GRAN INDUSTRIA

Ilustración 15 gran empresa (Colombia, 2011, págs. 27,28,29,30) CARACTERIZACIÓN DE LAS UNIDADES PRODUCTIVAS DE LA INDUSTRIA LADRILLERA


UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. TABLA 6 PROCESO DEPENDIENDO DEL TAMAÑO DE LA EMPRESA

TIPO DE INDUSTRIA Micro empresa

Pequeña

Mediana

Grande

TIPO DE HHORNO Fuego dormido

Colmena

Hoffman

Túnel / Rodillos

PRODUCTOS FINALES Ladrillo TOLETE y BLOQUE Ladrillo TOLETE, BLOQUE y TUBERIA de buena calidad BLOQUE, BALDOSA y TEJA de buena calidad ADOQUÍN, BLOQUES, TABLETAS y TEJAS de buena calidad

GRADO DE PRODUCCION

IMPACTO AMBIENTAL

Intermitente (Por pedidos)

Medio: Inestabilidad de taludes y problemas de erosión

Continuo a baja escala

Alto: Deslizamientos, caídas de roca y erosión acelerada

Continuo

Continuo a gran escala

Medio-controlado: Adecuación de terrenos, planificada pero insuficiente. Taludes medianamente estables Medio-controlado: Terraceos y programas de recuperación. Taludes relativamente estables

Fuente: Tomado de Estudio básico para la conformación de un parque minero industrial para el ordenamiento y desarrollo de la actividad extractiva y transformadora de minerales arcillosos con fines a la desmarginilización de barrios en el Distrito Capital. Proyecto PNUD – Dama e Ingeominas/ 1996.

AVANCES INVESTIGATIVOS EN EL AREA DE LA INDUSTRIA LADRILLERA. 

Desarr oll o de ladr il los extr ui dos y despedidos con Acero I ndustri a Subproducto H acia Circul ar E conomía.

se examina el desarrollo de ladrillos de construcción, utilizando polvo de horno de arco eléctrico de la industria siderúrgica como mezcla en materias primas arcillosas estándar utilizadas típicamente por industrias cerámicas y empleando una simulación de planta piloto de procesos industriales para la fabricación de ladrillos rojos. El reciclaje de los residuos sólidos, que se derivan en cantidades masivas de las plantas de producción de acero, como materias primas alternativas hacia la economía circular, es de importancia creciente. En particular, el polvo de acero recuperado del tratamiento de gas de EAF, contiene varios óxidos y, por tanto, puede considerarse como material secundario para sustituir las arcillas en la fabricación de ladrillos tradicionales. Deberían destacarse los posibles beneficios económicos para el sector de la cerámica industrial intensiva en energía, gracias a los ahorros de energía al encender y al alto potencial de gestión ambientalmente segura del polvo de acero. Para este propósito, se prepararon varias mezclas de arcilla / EAFD y se mezclaron con agua para formar una masa de plástico para moldeo de muestras de ladrillo por extrusión. Los especímenes verdes se secaron y luego se dispararon a PROCESO DE FABRICACIÓN DEL LADRILLO. 32

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. diferentes temperaturas pico (850, 950 y 1050 o C) en un horno de cámara de laboratorio controlado para sinterización y consolidación. Se investigó el efecto del contenido de subproducto (%) y de la temperatura de cocción sobre la contracción del ladrillo, la densidad aparente, la capacidad de absorción de agua, la resistencia mecánica y la conductividad térmica. De acuerdo con los resultados, el desarrollo de ladrillos extruidos y cocidos con hasta 15% en peso de subproducto de la industria del acero reciclado es factible sin variaciones significativas en sus propiedades tecnológicas. El objetivo de "cerrar el círculo" de los ciclos de vida de los productos a través de un mayor reciclaje, al convertir sin peligro los subproductos de desecho de una industria en recursos secundarios útiles para otro sector industrial, es fuertemente impulsado por las políticas actuales de la Unión Europea hacia una simbiosis industrial.(Karayannis, 2016). La fabricación de ladrillos de arcilla sostenibles: utilización del bagazo de la caña de residuos y cenizas de cascarilla de arroz Ladrillo de arcilla quemada es uno de la unidad principal y ampliamente utilizado edificio en construcción de mampostería en todo el mundo. La fabricación de ladrillos de barro cocido utilizando materiales de desecho puede reducir al mínimo la sobrecarga del medio ambiente causada por la deposición de residuos en terrenos abiertos fi LLS y también mejoraría el rendimiento de ladrillo a un bajo costo de producción que lleva a una construcción más sostenible. Este estudio tiene como objetivo evaluar el efecto de la adición de residuos producidos a partir de dos cultivos principales: La caña de azúcar y arroz en la fabricación de ladrillos de arcilla. En este estudio, la ceniza bagazo de caña (SBA) y ceniza de cáscara de arroz (RHA) se recogieron de forma local a partir de un molino de azúcar y el horno de foso de toro, respectivamente. Especímenes de ladrillo se fabrican en una planta de horno de ladrillos industrial usando diversas dosificaciones (5%, 10% y 15% en peso de arcilla) de SBA y RHA. Se estudiaron las propiedades mecánicas y de durabilidad de estos ladrillos. Se observó que los ladrillos de arcilla que incorporan SBA y RHA exhibieron menor resistencia a la compresión en comparación con la de los ladrillos de arcilla sin SBA y RHA. Sin embargo, la resistencia a compresión de ladrillos con 5% de SBA y RHA satisfice los requisitos Pakistán código de construcción (es decir,> 5 MPa). Microscopía electrónica de barrido de análisis (SEM) confirma la microestructura porosa de las muestras de ladrillo que incorporan SBA y RHA, lo que resultó en menor unidad de peso que conduce a estructuras más ligeras y económicas. Además, la resistencia contra orescence el se mejoró en todos los ladrillos probados que incorporan SBA y RHA. Basado en este estudio, se puede concluir que los especímenes de ladrillo que incorporan menor dosis de SBA y RHA (es decir, 5% en peso de arcilla) no sólo aliviar la carga ambiental, sino también resultar en una construcción más sostenible y económica.(Kazmi, Abbas, Saleem, Munir, & Khitab, 2016)


UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. CONCLUSIONES

Toda explotación minera debe contar con un plan de manejo ambiental que contenga al menos medidas de prevención y mitigación de dichos aspectos, por ejemplo a través de la creación de estructuras para la canalización y manejo de aguas lluvias, retención de materiales, etc., y planes de abandono y recuperación del terreno tras el cierre de la mina, a través de operaciones de restitución de la capa orgánica del suelo y su posterior revegetalización. Para reducir el impacto generado por el material particulado emitido durante el transporte de la materia prima necesario cubrir las volquetas con materiales adecuados que garanticen la no generación y dispersión del polvo fugitivo .Realizar mantenimientos preventivos a los equipos para evitar o reducir pérdidas específicamente en el proceso de laminado el cual se hace por medios de rodillos que se ven gastados y disminuyen la eficiencia de esta operación permitiendo el ingreso de piedras y otros materiales que causan deterioro de los ladrillos en el proceso de moldeado, que a pesar de que se reprocesan, generan sobrecostos en la producción. Se debe seguir trabajando en la estandarización del proceso teniendo en cuenta: cantidad de la materia prima gastada para producir los ladrillos que se genera de 4.5kilogramoy determinar las pérdidas de proceso que se forman en cada una de las etapas (cantidad de agua, ladrillos partidos, ladrillos recocidos, etc.). Asimismo, se recomienda cuantificar los controles de proceso como temperatura de secado en los hornos. A pesar de que se le proporcionan tiempos suficientes de reposo a la arcilla no se le realizan operaciones de acondicionamiento como la separación de partículas extrañas o contaminantes físicas como piedras, pedazos de madera, objetos metálicos, antes de realizar las operaciones de mezclado moldeado y otros. Se sugiere estudiar la posibilidad de implementación de un sistema de molienda en Seco que permita mejorar las condiciones del material lo que conduce a una reducción significativa en los reprocesos. La empresa debe considerar el remplazo de sus hornos por hornos semi-continuos o continuos que permitan cumplir con la normatividad de emisiones, tanto en cuanto a la altura mínima de chimeneas como a los límites máximos permisibles de contaminantes, especialmente material particulado y SOx. Para el tamaño de la empresa probablemente sea adecuado un horno de cámaras continuas.


UNIVERSIDAD DE PAMPLONA. BI BL I OGRAFÍA

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Proceso Industrial Del Ladrillo

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