Diseño de Un Horno Cerámico

7/17/2019 Diseño de Un Horno Cerámico

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DISEÑO DE UN HORNO CERÁMICO.

El horno es un dispositivo que se ha desarrollado y perfeccionado durante un largoperíodo de la historia y los problemas básicos se han resuelto.

La construcción de un horno es un poco como la construcción de una casa; se conocenlos métodos de construir paredes y techos así como las complicaciones de la plomería ylas instalaciones eléctricas.

La tarea del diseñador es adaptar estas técnicas conocidas a una necesidad concreta ysi es prudente se basará fuertemente en el conocimiento y e!periencia de los diseñosque han tenido é!ito en el pasado.

"robablemente lo primero que debe hacer un constructor de hornos precavido esestudiar los hornos e!istentes del tipo que necesita y basar su diseño en un prototipocon é!ito. Esto no signi#ca que se prohíba la inventiva; hay siempre abundancia de

problemas que surgen en cada proyecto de construcción de horno en particular. $nacaracterística del diseño que comparten casi todos los hornos con é!ito es la formasencilla y compacta. $na buena manera de comen%ar cualquier diseño de horno esdibu&ar un cubo. La forma #nal del horno puede ser una ampliación y variación de estecubo para satisfacer las e!igencias funcionales concretas. 'demás una cámara decocción compacta y sencilla favorece la circulación y distribución del calor y elintercambio de calor por radiación dentro de ella

Diseño óptimo

Ello está en función del tipo y cantidad de pie%as que hará. (ucho depende además ellugar donde lo ubicara. El tamaño del horno que se hará es la base misma de su diseño.

)e deberá determinar su capacidad o volumen en litros y ese será el punto de partida.*e nada serviría diseñar un enorme horno si el lugar o la producción no hacen factiblesu uso. +ay ceramistas que han construido hornos e!cesivamente grandes y ahora seque&an porque hornean una o dos veces al año.

+ay que determinar ante todo si se hará un horno de un metro cubico de capacidad demedio metro cubico de ,- litros /tamaño optimo para el artesano0 o de menorvolumen.

Tipo de combustible

• 1on gas funcionan muy bien hornos tan pequeños como de 2 litros;• con leña hornos desde 3 litros de capacidad 4til.

Las reglas para diseñar un horno están más relacionadas con la e!periencia y el sentidocom4n que con sesudas fórmulas físico5matemáticas.

Algu!s coside"!cioes

• el g"!do de tempe"!tu"! a la que el horno va a cocer. 6)e tratará de ba&adi lt t t 7



calcular cuántas cocciones se necesitarán durante un año para mantener unaproducción regular. Esto variará seg4n el n4mero de personas empleadas si esun grupo necesitarán un horno más grande y más cocciones que un ceramistacon producción individual. *e la misma manera un horno con cabida para unagran cantidad de pie%as tardará más en llenarse lo cual supondrá largos períodos

entre cada cocción.

8odas estas cuestiones pueden parecer obvias pero una cuidadosa plani#cación alprincipio puede ahorrar gran cantidad de tiempo en un futuro. 8ambién debeconsiderarse detenidamente el tema del coste. Los buenos materiales a la largamerecen la pena y si el horno está construido correctamente hay que pensar en suduración para un mayor n4mero de cocciones. )e puede ahorrar comprandomateriales de segunda mano o incluso en algunas circunstancias haciéndose suspropios ladrillos. *e todos modos siempre vale la pena utili%ar los me&oresmateriales que uno pueda permitirse l! #id! & 'ució del (o"o so l!s

p"icip!les coside"!cioes ! tee" e cuet! .

• 'quellos que piensan construir su propio horno ya habrán escogido qué tipode pie)!s p"oduci"* & e +u, c!tid!d.

El siguiente paso será decidir dóde se coloc!"* el (o"o & +u, tipo decombustible se #! ! us!"%

Ubic!ció !decu!d!

Es esencial colocar el horno en un lugar adecuado9 una ve% construido ya no podrátrasladarse si se trata de un horno grande. )e escogerá un lugar resguardado de lalluvia y viento. -o ide!l es coloc!"lo b!$o u tec(!do co dos p!"edes .

No co#iee tee" (o"os ! g!s o leñ! e loc!les ce""!dos a menos que seanmuy espaciosos y estén muy bien ventilados. :a que pueden acumularse gasespeligrosos y tó!icos como el anhídrido carbónico monó!ido de carbono carbónvapores sulfurosos producidos por las pastas que se hornean 4or humo si se hacenreducciones sales metálicas volátiles etc. <o es muy saludable que el horno vaya en elmismo espacio que donde traba&amos si tenemos opción es me&or situarlo en un localane!o y bien ventilado. En las hornadas siempre se enrarece el aire del local y si

cocemos en reducción no digamos la ventilación es fundamental.

E.igeci!s de t!m!ño & 'o"m!

"uede necesitarse un horno pequeño para hacer pruebas de cocción y uno grande parala producción.

E el (o"o pe+ueño los costes de combustible serán más elevados en proporción ala cantidad de pie%as horneadas que en un horno de mayor capacidad;

U (o"o g"!de/ por otro lado será encendido en intervalos más largos permitiendodesarrollar un ciclo de traba&o más rítmico; pero una cámara demasiado grande puede



U (o"o medio puede ser encendido con más frecuencia permitiendo la libertad detraba&ar y mantener una uide% de producción en el taller; que no sea demasiadopequeño y limite el tamaño de las pie%as ni demasiado grande que tarde meses enllenarse. 8odos estos factores variarán seg4n sean las necesidades de cada uno. Lasformas sencillas tienden a dar me&ores resultados que las formas complicadas. "or lo

general los hornos son cuadrados pero pueden ser redondos sin problema sobre todo enel caso de tiro ascendente.

El punto de partida habitual suele ser un cubo, si por la razón que sea debemos

agrandar ese cubo es mejor hacerlo en horizontal y añadir más quemadores que en

vertical, conseguiremos una mejor distribución del calor.

' poder ser la circulación de gases seguirá líneas curvas y evitaremos los ángulosrectos.

El canal de evacuación con el comien%o de la chimenea siempre hace un ángulo recto yesto es inevitable. En general debemos procurar que los gases circulen con libertad yevitaremos estrecheces o rutas complicadas. 1omo norma para determinar el formatodel horno que se piensa hacer se debe tener la siguiente9

8odo formato o diseño de hornos debe partir de las medidas óptimas y tamaño deseadopara la cámara de cocción de pie%as /formato interior0.

En función de las medidas de dicho formato interno se deducirán las medidas e!ternasde todo el horno. <unca al revés. Ello evitará el peligro de que la cámara de cocción depie%as sea insu#ciente cuando se ha partido de una medida e!terna comodeterminante.

01o" +u, los (o"os so co""ietemete "ect!gul!"es2

"rincipalmente por facilidad de construcción.

Los hornos relativamente pequeños son difíciles de construir con super#cies curvas yl 4 l á difí il d i l bó d



rectos; el gran tamaño de la estructura permite que cada ladrillo se a&uste al pró!imora%onablemente bien. En los hornos pequeños es necesario utili%ar ladrillos curvos paraconstruir formas cilíndricas. 8eóricamente los hornos con super#cies interiores curvas ysin rincones agudos facilitan la convección.

Tempe"!tu"!s "e+ue"id!s.

$na de las primeras consideraciones a tener en cuenta es el grado de temperatura a laque el horno va a cocer 6)e tratará de ba&a media o alta temperatura7 3 de l! +uedepede"* de m!e"! decisi#! e l! elecció de m!te"i!les & el coste 4!l%

Tipo de combustible.

Combustibles #eget!les. 1ontrariamente a la opinión popular la utili%ación demadera o carbón en lugar de gas o petróleo no signi#ca ninguna limitación seria de latemperatura y con un horno bien diseñado pueden alcan%arse temperaturas de 32=1 o mayores.

>tra venta&a de la cocción con leña es el hecho de que causa un mínimo de desgaste ydaños del horno menos que otros combustibles. Esto es así porque las largas llamas alquemar la madera no funden ni astillan las %onas cercanas al hogar. 1on el tiempo elquemado de la madera también vidria el interior del horno haciendo la obra dealbañilería impermeable a los gases carbonosos y alargando la vida 4til de los ladrillos.

Algo que nos puede condicionar nuestra elección es, que para quemar combustibles

sólidos tales como madera, leña o carbón, el hogar o los hogares deben ser

relativamente grandes o mucho más grandes que para otros combustibles.

)u n4mero debe ser limitado /a uno si es posible0 debido al traba&o que representaalimentar cada fuego. ?dealmente los hogares deben estar situados fuera de la cámarade cocción propiamente dicha siendo conducido el fuego al horno en sí por un conductoo paso de cone!ión. Las parrillas entradas de aire y espacio previsto para laacumulación de ceni%as son características necesarias del diseño.

5%-%1%

@uemando gas se necesita mucho menos espacio para la combustión. )in embargocada quemador debe tener su#ciente espacio delante de él para que el gas se quememás o menos completamente antes de alcan%ar la carga del horno. "ueden usarsevarios quemadores ya que estos no requieren atención individual y puesto que elespacio necesario para la combustión es reducido. ?ncluso en un horno pequeño cuatroquemadores o más tienden a uniformar la distribución del calor y a hacer más e!acto elcontrol de la cocción. "ara cada quemador debe disponerse amplio espacio para lacombustión. Cada quemador de gas necesita como mnimo un espacio libre de !

decmetros c"bicos por delante de #l para la combustión . El número y potencia delos quemadores viene determinado por la capacidad del horno. En generalconviene repartir la potencia en varios quemadores siempre quemará más uniforme



Resumiendo, la elección del combustible dependerá de la ubicación del horno,

de la legislación local y de nuestras apetencias

Disposició de l! ci"cul!ció de g!ses det"o del (o"o

En cuanto a hornos de combustible9 gas o leña e!isten dos diseños o tipos básicos9 elde tiro ascendente /o directo0 y el de tiro descendente /o invertido0. )e debe conocercuáles son las venta&as y desventa&as de uno y otro

HORNOS DE TIRO SU1ERIOR

6et!$!s

Los hornos de tiro ascendente o directo son más sencillos en su construcción.Auncionan y se controlan más fácilmente. En reducción sobre todo se comportanperfectamente ya que su tiro es directo /vertical o natural0.

En ellos es más fácil controlar y producir las diferentes atmósferas de cocción9 o!idanteneutra y reductora. La llama que sale por la tobera; su color e intensidad sonreveladores inmediatos. Estos hornos son mucho más baratos en su construcción yaque utili%an recursos más simples. <o precisan de chimenea puesto que si sonredondos o circulares ellos mismos act4an como una chimenea gracias al tiro directo.Llegan a altas temperaturas si han sido diseñados para ello.

Des#et!$!

La Bnica desventa&a que pueden presentar es que estos hornos de tiro ascendentepueden tener diferencias de temperaturas entre la %ona inferior donde se hallan losquemadores que resulta más caliente y la superior cerca de la tobera.

HORNOS DE TIRO IN7ERIOR O CRU8ADO%

6ENTA9AS

• tienen un me&or rendimiento los de tiro invertido y es que el fundamento

de esta idea es que el fuego y los gases calientes estén en la cámara el

mayor tiempo posible. 1uando hablo de rendimiento no hablo solamente de

hornos que funcionan me&or o peor sino de la relación entre la carga /n= depie%as5volumen0 y el combustible consumido.

• >tra venta&a del tiro invertido es que reparte me&or el calor y tiende a hacer

hornadas más uniformes.

8odos los hornos de tiro inferior o cru%ado necesitan una chimenea para proporcionar

su#ciente tiro o arrastre para dirigir los gases hacia aba&o o a través entre la carga.

Los productos calientes de la combustión se dirigen solamente hacia arriba a menos

que sean inducidos a otra cosa por un tiro. "or ello el diseño y construcción de la

chimenea es un factor crítico. La chimenea debe de hecho considerarse como una

parte integral del diseño. +ablando en general el conducto de salida hacia la



su través se acelerará.

$na valiosa característica de la circulación inferior o cru%ada es la facilidad con que elu&o de calor puede cambiarse o dirigirse para asegurar una temperatura másuniforme. )i el horno se calienta demasiado en la parte inferior esto puede evitarseelevando la altura de los muros deectores buscando que una mayor cantidad dellamas se diri&an hacia lo alto del horno. En caso contrario si el horno calientademasiado en la parte alta se ensaya el remedio inverso es decir se ba&an los murosde dee!ión o se hacen aberturas más grandes en ellos de manera que pasen lasllamas directamente a la parte inferior de la carga.

8ambién pueden hacerse a&ustes para hacer que el u&o de gases calientes se diri&an ala parte frontal o a la parte trasera del horno. Esto se reali%a cambiando el tamaño yposiciones de las aberturas que conducen desde la cámara de cocción al conductoinferior de ella. El horno no debe tener estrechamiento en el camino de las llamas quetotalicen una sección menor que la del conducto de evacuación. Esto signi#ca que la

carga con su amueblamiento del horno estantes o gacetas no deben constreñir el tiro através del horno. Si hay una zona colocada apretadamente y otra muy abierta

puede resultar una cocción anormal

Un horno que pueda calentarse en todo él con no más de un cono de diferencia de temperatura puede

considerarse un éxito.

Principios básicos del diseño de hornos.

Las reglas para diseñar un horno están más relacionadas con la experiencia y el sentido común que

con sesudas fórmulas físico-matemáticas y las podemos resumir de la siguiente manera

!lgunos puntos a tener en cuenta al diseñar un horno son

". #xigencias de tamaño y forma.

$. %emperaturas requeridas.

&. %ipo de com'usti'le.

(. )isposición de la circulación dentro del horno *el tiro+.

,. osi'les riesgos de incendio.

. /oste de materiales

0. %amaño y tipo de pie1as que se cocerán.

2. 3recuencia de cocción4 atmósfera4 etc.

5. #spacio en el taller y pre6isión de la chimenea

Poder calorífico suficiente.



com'usti'le4 de'e ser adecuada y calculada para rendir energía suficiente de acuerdo con el

6olumen o capacidad útil del horno medida en litros. Una regla para el cálculo rápido y sencillo

del poder calórico que requerirá el horno a construir4 da como norma una reser6a de energía

calórica de $07 a &07 8calorías por hora para cada litro de capacidad útil del horno4 medido en su

cámara de cocción incluyendo 1onas que normalmente quedan li'res para rompellamas4 cum'rera4

cámara de difusión térmica4 etc. #sta regla en su tope máximo4 sir6e para hornos que de'erán

alcan1ar altas temperaturas capaces de llegar a "&77 9/.



/on poder calorífico insuficiente no podrá esperarse un funcionamiento óptimo del horno4 so're

todo para temperaturas superiores a "$77 9/. :e de'e ad6ertir que por correcto que haya sido el

cálculo del poder calorífico del horno4 si este es mal alimentado4 o el tiro es insuficiente4

cualquier cocción fracasara. #s preciso no solamente aprender hacer hornos4 sino tam'ién a

hacerlos funcionar correctamente. ;uchos ceramistas hacen su propio horno4 pero luego se

desalientan ante los primeros fracasos. :e de'e comprender que es preciso experimentar4 tra'a<ar4

equi6ocarse mucho4 y solo después4 se ha'rá adquirido experiencia personal e intima como para

hornear 'ien.

:e considera un 'uen ritmo de ascenso térmico4 cuando la temperatura del horno4 su'e $4, a & 9/

por minuto.

Composición de combustibles usados para hornos cerámicos.

Carbono Hidrogeno Oxigeno Nitrógeno Azufre Ceniza K/cal.

Leña seca

Carbón vegetal

Turba

Lignito

Hulla

Antracita

etróleo

!etano/gas natural

ro"ano

#utano

,7 (" " 7 $ (,77

52 7 7 7 7 $ 2727

,5 &7 " 7 ( ,(77

2 , $$ " " & 077

27 , "7 " " & 2(77

57 $ & " " & 2077

2, "& $ 7 7 7 "7,77

0, $, 7 7 7 7 2777

2"40 "24& 7 7 7 7 $(777

2$4 "04( 7 7 7 7 $2777

Nota: el poder calórico de los combustibles sólidos y petróleo se refiere a kilogramos.

El de los gases metano y gas natural, propano y butano, se refiere a metros cúbicos.



Medida de la temperatura pirométrica.

Indicadores de temperatura.

$u%a visual de te&"eratura 'C.

=o<o apagado (27 9/

)e ro<o ahumado a ro<o oscuro (07 - ,7 9/

=o<o sangre ,7 - 0,7 9/

=o<o naran<a 0,7 - 277 9/

>aran<a 'rillante 277 - 577 9/

!marillo naran<a 577 - "7,7 9/

!marillo "7,7 - "$77 9/

!marillo claro "$77 - "$,7 9/

)e amarillo a 'lanco "$,7 - "&77 9/

?lanco "&77 9/

E$E%&'( )E C(*+-CC/(*

Una parte muy importante del diseño de este horno4 es la posi'ilidad de alternar o com'inar

com'usti'les4 según nuestras necesidades4 por lo que en la práctica no nos 6eremos for1osamente a

cocer con leña4 si no lo deseamos 'astara con tapar los accesos de llamas pro6enientes de los

quemadores de leña4 y descu'rir las to'eras para los quemadores atmosféricos

ara deducir el tamaño de la a'ertura de entrada de llama necesaria4 para quemadores atmosféricos

de alta presión según la norma /ondorhuasi4 tenemos que para un quemador de ,7777

8calorías4 es necesaria una a'ertura de "$" cm$. La a'ertura puede ser cuadrada o 'ien

rectangular pero en sentido 6ertical4 para e6itar la o'strucción del aire secundario *2+.

#n mi caso la a'ertura es de 5x"( cm4 lo que nos da "$ cm$4 una 'uena aproximación4 mas tarde

siempre podremos cerrar un poco la entrada de llama si 6emos que es demasiado grande



La cuestión de cuantos quemadores instalar en un horno es una de las muchas dudas con las cuales

tiene que enfrentarse el constructor de hornos. /omo regla practica aproximada cada metro cú'ico

de horno necesita como mínimo una capacidad de $07.777 8calorías.

:i el horno que estoy diseñando es una cuarta parte del " m&

$07777 @ ( A 0,77 8calorías.

:e han hecho los cálculos de las to'eras para instalar dos quemadores atmosféricos de ,7777

8calorías@hora cada uno por lo que nos da una reser6a de más de &7777 8calorías@hora4 para e6itar

la falta de poder calorífico4 en las últimas fases de la cocción.

Regla Condorhuasi del calor: por cada litro de capacidad interior del horno, se deberá suministrar

2! "calor#as$hora para ba%as temperaturas &'!(! )C* y +! "calor#as$hora para llegar a

eleadas temperaturas.

Btra forma sencilla de calcularlo es a partir de la =egla /ondorhuasi sa'iendo que para un horno

llegue a alta temperatura necesita &07 8calorías por cada litro de capacidad4 en mi caso

aproximadamente $,7 litros *en estos cálculos es me<or pecar por exceso que por defecto+

tendremos &07x$,7A 5$,77 8calorías.

or lo que 6emos que tam'ién de esta manera tenemos un remanente de energía como medida

pro6isoria.

La cantidad de quemadores depende del tamaño y formato del horno4 pero es me<or poner dos

quemadores de ,7777 8calorías4 que uno solo de "77777 8calorías.



Ubicación.

Una 6e1 resuelto el tema del com'usti'le4 pasamos al empla1amiento. )e'erá estar

ale<ado de las masas forestales y ríos4 de lo contrario es fácil que nos prohí'an la cocción.

%am'ién es recomenda'le mantener una cierta distancia con las 1onas ha'itadas para

e6itar que<as o denuncias 6ecinales4 así tam'ién es prudente ale<arlo en lo posi'le de la

propia 6i6ienda4 por e6itar los molestos humos4 y para mantener ale<ado el acopio de leña

de la 6i6ienda en pre6ención de que pueda producirse un incendio4 ale<ar a las termitas o a

roedores y demás animales que normalmente apro6echan estos lugares para u'icar sus

nidos4 entre otras ra1ones.



#sta es la u'icación de destino de mi horno4 un cañar ale<ado más de ,7 metros de mi

6i6ienda4 y más de "77 metros de la 6i6ienda de cualquier 6ecino. !le<ado del rio y de

1onas 'oscosas.



-enómenos ue se producen durante la cocción.

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