Limpian aire de Toluca con hornos acoplados

Hornos con el nuevo desarrollo tecnológico

Nuevo método para la elaboración artesanal de ladrillos permite ahorrar la mitad del combustible y el tiempo de cocción; disminuye 30 por ciento las emisiones contaminantes al ambiente, y se estima que beneficiará a 500 productores del Estado de México.

Por Andrea Rivera.

“Este proyecto fue concebido para afrontar tres retos principales: producir a bajo costo sin sacrificar calidad, proteger la salud de quien los elabora y cuidar el medioambiente”: ININ.

Desde hace décadas, las comunidades de Santa María Magdalena Ocotitlán (Metepec) y San Bartolomé Tlaltelulco, en el Estado de México, son reconocidas por la elaboración artesanal de ladrillos. Sin embargo, sus prácticas no son las mejores: los productores trabajan con hornos a cielo abierto, queman llantas y chapopote, entre otros materiales no adecuados, con los cuales alimentan la combustión de sus hornos.

Ante la indiscriminada contaminación vertida por años en el Valle de Toluca, investigadores del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ) pensaron cómo disminuir la emisión de agentes contaminantes. De ello derivó un horno acoplado, construido e inaugurado el pasado 8 de septiembre en el municipio de Metepec, con financiamiento del fondo mixto CONACyT-EDOMEX.

“Este proyecto surgió en 1998, cuando se empezaron a realizar evaluaciones sobre las emisiones de los hornos tabiqueros para identificar alguna forma de mejorar el proceso y ofrecer a los artesanos alternativas de ahorro energético y disminución de los tiempos de trabajo”, refiere en entrevista la doctora Rosa Hilda Chávez Torres, responsable técnico de esta tecnología. “En 2008 se retoma la iniciativa, y el Gobierno de Guanajuato me invita a impartir la conferencia magistral ´Caso de éxito. Propuesta de solución de hornos tabiqueros´, durante el 5° Foro Contigo Vamos Protegiendo el Ambiente y 1er Encuentro Nacional de Procuradores Ambientales, en mayo de ese año”.

Adscrita al Departamento de Estudios del Ambiente, en la Dirección de Investigación Científica del ININ, la académica sustenta esta iniciativa en la idea de “no hacer desaparecer una tradición tan antigua como el hombre, pero que, lamentablemente, no ha evolucionado. Sigue siendo un método bastante rudimentario, convertido en un serio problema medioambiental y, aunque la connotación inicial del proyecto fue reducir la emisión de contaminantes, la implicación es mucho más profunda”.

Trabajar en proyectos científicos de esta naturaleza, refiere, “nos hace crecer como seres humanos y también en nuestra condición de investigadores. Ya no se vale escribir artículos que no se van a poner en práctica. Mi labor en el ININ se enfoca en el desarrollo de proyectos donde se empleen materiales que favorezcan la eficiencia energética de distintos sistemas, lo cual me hizo pensar si los resultados de mis investigaciones podrían tener alguna utilidad en el sector tabiquero. Así fue como desarrollé la propuesta para la investigación que nos ocupa”.

Colaboraron con la doctora Chávez el ingeniero Javier Guadarrama Granados, catedrático del Instituto Tecnológico de Toluca, y cuatro de sus estudiantes, con quienes desarrolló un control automático empleado en el horno; tres alumnos tesistas, ingenieros  y técnicos del ININ, encargados de diseñar y fabricar las compuertas para el control del flujo de gases, y un químico para los análisis de las muestras gaseosas.

Constructor Eléctrico (CE): ¿Cómo funcionan estos hornos?
Hilda Chávez (HCH): Los gases de combustión generados por la quema de un combustible en un primer horno se conducen a un segundo horno mediante la operación de compuertas y el proceso de cocción. Con esto, se busca reducir el consumo de combustible para eficientar la operación y los contaminantes producidos por el combustible fósil.

CE: ¿De qué material están hechos?
HCH: Los muros están hechos de tabique rojo (que puede ser crudo o cocido, o también de adobe). Para los túneles de acoplamiento entre hornos, las chimeneas y las bóvedas de los hornos, empleamos tabique rojo cocido. Los arcos interiores, que permiten la instalación de una parrilla, se fabrican con tabique rojo crudo o cocido; el tabique crudo se irá cociendo durante las distintas operaciones de quema. La unión de los tabiques en cada una de las secciones se hace con el mismo barro con el que se fabrican los tabiques. Todo el proceso nos asegura que los hornos soportarán la temperatura de cocción de la carga (hasta 900 °C y 1.200 °C en el hogar).

CE: ¿Qué tipo de combustible utilizan?
HCH: Al mejorar la tecnología y hacerla más sencilla, pretendimos que exigiera los menores cambios en las costumbres de los artesanos; de manera que continúan utilizando aceite gastado de automóviles, por ser el combustible residual más económico, accesible y el que se genera en mayor volumen en la localidad; adicionalmente, emplean aserrín o cáscara de café, aunque ambos son más caros y difíciles de conseguir.

CE: Su propósito es introducir combustibles limpios, ¿cuáles serían?
HCH: Los menos contaminantes son el gas LP y el gas natural; sin embargo, son caros y su uso incrementaría el costo del tabique, además de los cambios que les significaría en cuanto a instalaciones fijas y mayor seguridad.

CE: ¿Con qué propósito han aplicado pruebas de microscopía electrónica de barrido, cromatografía de gases y resistencia de compresión de materiales?
HCH: La microscopía electrónica analiza el tamaño del material particulado, su morfología y composición. Tamaños menores a cinco micrómetros son dañinos a la salud, ya que se depositan en los alvéolos pulmonares. Con la cromatografía de gases se estudia la composición y el tipo de varios compuestos gaseosos generados a partir del combustible utilizado, y si la combustión fue realizada correctamente. Una combustión incompleta genera productos altamente tóxicos y letales, y consumo del combustible con notable ineficiencia térmica.

La prueba de resistencia de compresión evalúa si los materiales obtenidos por los hornos cumplen con las normas mexicanas de bloques, tabiques y adoquines para la industria de la construcción, datos que permitirán ajustar tiempo y temperatura de cocción, así como la posibilidad de diversificar sus tipos y mejorar los costos de producción y venta.

Hace algunos años se llevaron a cabo mediciones de los hornos a cielo abierto que empleaban combustóleo, aceite gastado o gas. Se pudieron identificar, tanto en partículas como en componentes de emisiones, cantidades suficientes de elementos dañinos para la salud humana. Con el análisis a las emisiones de los hornos acoplados, hemos encontrado una apreciable disminución de esos elementos y partículas.

CE: ¿A cuánto asciende el costo de un horno acoplado?
HCH: Si se considera sólo la mano de obra, los materiales de construcción, los acabados, las compuertas para dirigir gases de combustión, conductos y chimeneas, el costo de los hornos “básicos” es de 150 mil pesos, sin incluir instrumentos de medición (registro de temperatura, caudal de alimentación del combustible, caída de presión, toma de muestras gaseosas y de material particulado, bomba y contenedores para toma de muestras) ni la maquinaria necesaria para excavación y nivelación del suelo donde se hará la construcción, en caso necesario.

El horno “básico” funciona casi como un horno tradicional a cielo abierto, con la salvedad de que la instrumentación para lograr un adecuado control durante la cocción es propiedad de las instituciones participantes en el proyecto y se instala y retira en cada proceso de quema.

CE: ¿Cuántos hornos acoplados hacen falta en el Estado de México?
HCH: En la forma tradicional, los artesanos realizan una quema mensual de 15 millares de tabiques. Esto, debido a las fases del proceso: fabricación de las piezas, secado, cocción y enfriamiento. Los hornos acoplados sustituyen a ocho hornos tradicionales, con la posibilidad de realizar cuatro quemas por semana, ocho al mes. Es indispensable tener listo el material suficiente para mantener el ritmo de trabajo, que para un sólo artesano sería sumamente difícil; por lo que este sistema permite la participación de varios artesanos coordinados sin alterar el tiempo de cocimiento. Con esto, podemos decir que la cantidad de hornos acoplados a construir estaría en función del número que opera por localidad.

CE: En cuanto al ahorro de energía, de tiempo e índice de contaminantes, ¿cumplen con lo proyectado?
HCH: Sí. Logramos reducir, tanto el consumo de combustible, como el tiempo de cocción, por debajo de lo establecido inicialmente, con resultados de incremento en la calidad del tabique, mayor ganancia de utilidad, horarios diurnos para realizar la cocción, condiciones óptimas de seguridad industrial, menos emisiones contaminantes y menor potencial de daños a la salud de artesanos y vecinos de la localidad. El objetivo ahora es alcanzar un rango de entre 25 y 30 por ciento de menos contaminantes; sólo hacen falta más quemas para poder obtener valores cuantificables.

CE: ¿A cuántos fabricantes beneficiará?
HCH: Cada par de hornos beneficiará directamente a ocho productores. Pero no estaría limitado solamente a este número: una comunidad como Magdalena Ocotitlán, con 250 hornos tabiqueros, se beneficiaría en su totalidad.

CE: ¿Cómo recibió la comunidad este proyecto? ¿Hubo algún fabricante renuente?
HCH: En un principio, hubo renuncia e incredulidad; pero con las demostraciones de quema y enfriamiento, más los resultados de color de los tabiques obtenidos, los productores se han ido convenciendo de que esta propuesta les es de utilidad y ya empiezan a manifestar interés por usarla. Considero que la participación de los sectores encargados de prevenir la contaminación y de concertación ciudadana será vital para la adopción de esta tecnología.

CE: ¿En qué medida considera que se trata de un caso de éxito?
HCH: Si se toman en cuenta los resultados de laboratorio, las condiciones físicas de los hornos, las características de operación y condiciones ambientales apreciadas durante su funcionamiento, puedo afirmar que, como caso de éxito, lo catalogaríamos con un cien por ciento. Esto no significa que sea inmejorable. Sin embargo, de acuerdo con los planteamientos originales, este proyecto se logró totalmente.

Experta en asuntos de ecología y cuidados al medioambiente, la doctora Hilda Chávez destaca el interés del CONACyT estatal por difundir y aplicar este método en ladrilleras de todo el país. “La información detallada se puede consultar en la página web del Consejo. Además, celebramos el interés de entidades extranjeras por participar con nosotros en este proyecto”.

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