Índice Imprimir Busca

ANÁLISE TÉRMICA DE UM FORNO TÚNEL UTILIZADO NA INDÚSTRIA DE CERÂMICA VERMELHA.

T. G. Jahn(1), R.F. Hartke(1), G.M. Santos(1) e V. de P. Nicolau(1)

(1)Depto. de Eng. Mecânica - Centro Tecnológico - Universidade Federal de Santa Catarina, Caixa Postal 476 - Campus Universitário, cep:88040-900 - Florianópolis - SC - BRASIL.

Palavras chave: forno túnel, cerâmica vermelha, comportamento térmico.

RESUMO

Com a crise da energia, a chegada do gás natural fez com que muitas empresas de vários setores se interessassem por esta nova fonte energética disponível e muitas pesquisas estão sendo feitas para analisar a viabilidade econômica do uso deste combustível. Dentre as empresas interessadas encontra-se a indústria de cerâmica vermelha, que pretende aplicar o combustível tanto na queima quanto na secagem de seus produtos. Neste contexto é que se enquadra o presente trabalho, direcionado sobretudo, ao setor de cerâmica vermelha do estado de Santa Catarina.

Os fornos utilizados na industria de cerâmica vermelha podem ser classificados em fornos intermitentes e contínuos. Dentre os últimos, os fornos túneis são os mais modernos e eficientes no uso de energia. Possuem três seções: preaquecimento, queima e resfriamento, havendo o aproveitamento de calor de uma seção para outra, conforme a Figura 1. No Brasil, as empresas estão começando a instalar fornos deste tipo para a queima de produtos cerâmicos, buscando melhorar a produtividade e a qualidade. O combustível mais utilizado ainda é a lenha ou seus derivados, apesar da expectativa de escassez prevista para os próximos anos.

No presente trabalho é analisado o comportamento térmico de um forno túnel existente, com vistas à conversão da queima de serragem para gás natural. Dados experimentais foram obtidos em campo, a partir de medições realizadas. Foram medidos parâmetros como temperatura, pressão e composição dos gases ao longo do forno, vazão de serragem consumida e produção.


Figura 1. Esquema de um forno túnel convencional (Henriques Jr. , 1993).

A Figura 2 apresenta as temperaturas dos gases no interior do forno medidas durante o mês de fevereiro. Os resultados mostram o comportamento típico de um forno túnel, com baixas temperaturas na região de secagem e pré-aquecimento, com um aumento brusco na região de queima, onde a temperatura chega ao nível de 850oC, sendo adequada para a queima de tijolos furados comuns. Uma região de resfriamento bastante curta provoca uma queda rápida de temperatura na carga, mesmo assim a carga acaba saindo bastante aquecida do forno. Termopares tipo K, com isolamento em fibra cerâmica foram usados na obtenção das temperaturas mostradas. Outros termopares tipo K, com isolamento em Teflon foram usados para a medição de temperaturas das superfícies externas, de forma a poder avaliar as trocas térmicas com o ar ambiente.


Figura 2. Resultados experimentais para os meses de outubro a dezembro/2000 e fevereiro/2001.

O forno funciona em regime permanente e apresenta perdas de calor através das paredes laterais, da abóbada, do piso, dos gases do exaustor e através da carga queimada que deixa o forno. Parte da energia da queima é aproveitada para secagem, através de um secador independente colocado próximo ao forno. Parte da energia é usada no pré-aquecimento e na secagem final da carga, tendo como resultado uma saída de gases na chaminé a uma temperatura bastante baixa, inferior à observada em fornos intermitente. Nas paredes laterais e abóbada, as perdas por convecção e por radiação são bastante importantes, chegando a 60% do valor liberado pelo combustível. As perdas no piso do forno ocorrem por condução e são muito menores que as anteriores.

Pode-se concluir que este tipo de forno representa um certo avanço tecnológico em relação aos fornos intermitentes mais comumente usados ainda nos dias de hoje, em função da sua maior economia de energia, das possibilidades de automação e controle de qualidade da produção. É, entretanto, um forno que pode sofrer melhorias significativas através de um melhor isolamento e através do uso de um combustível de maior qualidade, como é o gás natural.

Trabalhos prosseguem agora no sentido de converter o forno túnel à serragem para teste com gás natural, possibilitando a comparação técnico-econômica dos combustíveis e a analise dos benefícios que a utilização do gás natural pode trazer ao setor.

Agradecimentos: Os autores agradecem a REDEGÁS (GASPETRO/TBG/SCGAS) pelo imprescindível apoio financeiro ao Laboratório de Combustão e Engenharia de Sistemas Térmicos do Departamento de Engenharia Mecânica da UFSC, à realização deste trabalho.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

Henriques Jr., M. F., Schwob, M. R. V., Ferreira Jr., J. A., Tapia, R. C., 1993, "Manual de Conservação de Energia na Indústria de Cerâmica Vermelha", MCT/INT, Rio de Janeiro, Brasil, 39 p.