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PROGRAMA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LADRILLERAS ARTESANALES DE AMERICA LATINA PARA MITIGAR EL CAMBIO CLIMATICOS – EELA

Avaliação comparativa da injeção de ar forçado para combustão na queima de artefatos cerâmicos em forno caipira

Rio de Janeiro - BrasilRio de Janeiro - Brasilnovembro - 2011novembro - 2011

EELA es un programa de COSUDE, ejecutado por Swisscontact y PRODUCE

PROGRAMA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LADRILLERAS ARTESANALES DE AMERICA LATINA PARA MITIGAR EL CAMBIO CLIMATICOS - EELA

Cooperação Internacional:

COSUDE - AGENCIA SUIZA PARA EL DESSARROLLO Y LA COOPERACIÓN

SWISSCONTAC - FUNDACIÓN SUIZA DE COPERACIÓN PARA EL DESARROLLO TECNICO

FUNCATE - FUNDAÇÃO DE CIÊNCIA, APLICAÇÕES E TECNOLOGIAS ESPACIAIS

Instituição Executora:

INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGIA - INT

Coordenação:

Joaquim Augusto Pinto Rodrigues

Equipe Executora:

Maurício Francisco Henriques Junior

Rosana Medeiros de Novais

Joaquim Augusto Pinto Rodrigues

Fabrício dos Santos Dantas

Márcio Azevedo Guimarães

Roberto Segundo Enrique Castro Tapia

Revisão Técnica:

Maurício Francisco Henriques Junior

Apoio Institucional:

ACVC - Associação dos Ceramistas do Vale do Carnaúba

SEBRAE-RN - Serviço de Apoio às Micro e Pequenas Empresas do Estado do Rio Grande do Norte

INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGIA - INT – Av. Venezuela, 82 - 20081-312 – Rio de Janeiro – RJ – BrasilTel.: (21) 2123-1256 – Fax: (21) 2123-1253 – www.int.gov.br – [email protected]

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http://www.int.gov.br/


ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO .......................................................................................................................................... 4

2. METODOLOGIA ........................................................................................................................................ 4

3. CARACTERÍSTICAS DO FORNO E DISTRIBUIÇÃO DA CARGA ..................................................................... 4

4. CONSUMO DE LENHA .............................................................................................................................. 6

5. MEDIÇÕES E CÁLCULOS DIRETOS NA OPERAÇÃO DO FORNO ................................................................. 7

6. PRODUÇÃO E QUALIDADE DOS PRODUTOS .......................................................................................... 10

7. EFICIÊNCIA TÉRMICA E CONSUMO ESPECÍFICO DE ENERGIA ................................................................. 12

8. CONCLUSÕES ......................................................................................................................................... 13

ANEXO I – BALANÇOS DE MASSA E ENERGIA DOS TESTES NO FORNO CAIPIRA ....................................... 14

ANEXO II – DIAGRAMAS DE SANKEY DOS TESTES REALIZADOS NO FORNO CAIPIRA ................................ 15

ANEXO III – RESULTADOS SEGUNDO O CRITÉRIO COMERCIAL DE CLASSIFICAÇÃO DA PRODUÇÃO ......... 16


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1. INTRODUÇÃO

Este trabalho de avaliação comparativa de desempenho energético da produção de telhas e tijolos cerâmicos em forno do tipo “caipira” foi conduzido pelo Instituto Nacional de Tecnologia - INT, no âmbito do Projeto EELA. A Indústria que serviu de base para os ensaios foi a Cerâmica JRA. Esta empresa possui 5 fornos do tipo caipira com capacidade média de 40.000 peças por queima, que resultam em uma produção media de 800.000 peças por mês.

O objetivo dos testes realizados foi o de avaliar o emprego da injeção de ar (uso de ventoinha) versus a queima tradicional obtendo um quadro comparativo das eficiências térmicas, dos consumos específicos e da eventual economia de energia com o emprego de ar injetado (com ventoinha). Dessa forma, foram conduzidos dois testes, o primeiro em julho de 2011 com o uso de ventoinha e, o segundo em agosto de 2011, sem o uso da injeção de ar.

2. METODOLOGIA

A metodologia aplicada visou a avaliação do desempenho da queima do forno número 4 operando com e sem o uso da injeção de ar forçado na combustão. Foram definidos todos os parâmetros necessários para realizar a avaliação do ciclo de queima, compreendendo o monitoramento das curvas de aquecimento, queima e resfriamento dos produtos cerâmicos e a temperatura dos gases de exaustão. Para tal foram empregados seis termopares tipo K, posicionados entre as fileiras da carga e no topo do forno.

Foram registrados os teores de CO2 nos gases de exaustão, a pesagem das peças cerâmicas cruas e queimadas, da lenha empregada nas queimas e medida a umidade das peças cerâmicas e da lenha.

Toda a carga enfornada foi contabilizada como também os produtos queimados, além de serem classificados como produtos de primeira e de segunda qualidade. De posse desses dados, procedeu-se o cálculo dos balanços de energia pelo método do cálculo das perdas térmicas e através do método de “calor absorvido/calor fornecido”, de forma a permitir a comparação dos resultados obtidos em ambas as condições de operação.

3. CARACTERÍSTICAS DO FORNO E DISTRIBUIÇÃO DA CARGA

O forno ensaiado possui as seguintes características:

− Tipo: caipira com 6 bocas− Capacidade nominal: 60 t/fornada− Dimensões: 4 x 9 x 4 m (largura, comprimento, altura)− Espessura das paredes: 50 cm− Área total da superfície exposta ao ambiente: 112 m²− Área total da boca das fornalhas: 8,5 m²


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A carga nas duas fornadas avaliadas (com e sem o uso da ventoinha) diferiu ligeiramente, como se pode ver na Tabela 1. As massas totais foram calculadas considerando-se as massas médias medidas de telha crua e de tijolo cru, respectivamente 1,36 kg e 2,62 kg, no ensaio com ventoinha, e 1,26 kg e 2,66 kg, no ensaio sem ventoinha.

Tabela 1: Carregamento do forno nas duas condições de teste.

Dados dos Testes Com Ventoinha Sem VentoinhaQuantidade de tijolos úmidos 4.800 4.709Quantidade de telhas úmidas 33.157 34.471Massa úmida total da carga de tijolos (kg) 12.576 12.526Mas úmida total da carga de telhas (kg) 45.094 43.433Massa úmida total da carga de argila (kg) 57.670 55.959Umidade contida nas telhas cruas (%) * 9 6Umidade contida nos tijolos crus (%) * 7 7

* Medida com detector de umidade Testo 606-2

As peças cruas são distribuídas de acordo com a seqüência de fileiras mostrada na Tabela 2, podendo-se observar a diferença no número de peças nos dois ensaios.

Tabela 2: Distribuição das peças no forno.

Parte de cima do forno Com

VentoinhaSem

Ventoinha9ª fileira: Tijolos 960 peças 958 peças8ª fileira: Tijolos 960 peças 958 peças7ª fileira: Telhas 8.232 peças 8.948 peças6ª fileira: Telhas 8.232 peças 8.948 peças5ª fileira: Telhas 8.244 peças 8.490 peças4ª fileira: Telhas 8.344 peças 8.805 peças3ª fileira: Tijolos 960 peças 931 peças2ª fileira: Tijolos 960 peças 931 peças1ª fileira: Tijolos 960 peças 931 peças

Parte de baixo do forno

Na figura 1 adiante mostra-se o carregamento do forno, onde pode-se notar uma camada de tijolos (foto a esquerda), arrumados com os furos na posição vertical de modo a possibilitar a passagem dos gases quentes; e na foto a direita, as duas últimas fileiras de telhas (6ª e 7ª fileiras do forno)


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Figura 1: Primeira camada de tijolos, já totalmente carregada (esq.), e as duas últimas camadas de telha (dir.).

No teste com ventoinha, o carregamento do forno terminou por volta das 11:00 h do dia 12/07/11 e deu-se início ao aquecimento (esquente) às 12:00 h, com uma duração de aproximadamente 12 horas. A partir daí iniciou-se a queima propriamente dita perfazendo um total de 7 horas, seguido do período de resfriamento por 20 horas, equivalente ao total de 39 horas no ciclo.

O preenchimento da carga do forno no ensaio sem ventoinha foi concluído por volta das 16:00 h do dia 15/08/11. O esquente foi iniciado às 17:15 h e teve duração de 2 horas, aproximadamente, sucedendo-se 12 horas da queima propriamente dita e aproximadamente 24 horas de resfriamento, fechando o ciclo com o total de 38 horas.

4. CONSUMO DE LENHA

A lenha utilizada no ensaio com ventoinha era bem uniforme, constituindo-se basicamente de algaroba (Figura 2) e quantidade pouco expressiva de cajueiro, tendo-se utilizado 21,4 estéreos1. Foi caracterizada como tendo em média 234 kg/st e 25% de umidade. Já no ensaio sem ventoinha havia uma mistura bem heterogênea de poda de cajueiro, jurema e algaroba, demandando medição de peso e umidade de várias amostras para serem obtidos valores médios característicos: 238 kg/st e umidade de 18,6%. O consumo total neste teste foi de 24,7 estéreos.

1 1 estéreo (st) equivale a aproximadamente 0,30 m³ ou 0,21 t de material seco de lenha de caatinga. Essa massa é bastante variável de acordo com o tipo de madeira e espaçamento dos galhos no empilhamento de 1m x 1m x 1m


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Figura 2: Foto da lenha previamente separada para a fornada do teste com ventoinha

A tabela 3 mostra os resultados calculados para o consumo de energia.

Tabela 3: Dados comparativos do consumo de lenha.

Item Com Ventoinha Sem VentoinhaTipo de lenha Algaroba e cajueiro Algaroba, jurema e cajueiroUmidade média da lenha usada (%) * 25,0 18,6Peso da lenha úmida (kg/st) 234,4 238,0PCS da lenha, base úmida (kcal/kg) # 3.981 4.131Consumo de lenha no teste (st) 21,4 24,7Consumo de lenha no teste (kg) 5.016 5.878Consumo de lenha, médio/hora (kg) 334 392Energia total gerada na lenha (kcal/ciclo) 19.968.696 24.272.018

* Medida com detector de umidade Testo 606-2# Com base na análise realizada no Laboratório de Combustíveis e Lubrificantes do INT.

5. MEDIÇÕES E CÁLCULOS DIRETOS NA OPERAÇÃO DO FORNO

As curvas de temperatura (Figura 3 e Figura 4) foram obtidas com o uso do registrador de temperatura Fluke Hydra Series II modelo 2625. Valores pontuais de temperatura foram registrados em termômetros digitais Salveterm 1200K, empregando termopares tipo K.

No teste com o uso de ventoinha foram instalados seis termopares para monitoramento da queima, sendo três na parte inferior entre as fileiras 3 e 4, esquerda meio e direita, outros dois na parte superior, entre as fileiras 5 e 6 e um último no topo do forno. Observa-se na figura 3 que as temperaturas máximas (1.000 °C) foram registradas na parte inferior da carga, localizadas entre as 3ª e 4ª fileiras como mostrado nas curvas azul e azul claro do gráfico. Estas curvas não mostraram muita discrepância. As curvas azuis apresentam um formato mais regular com um gradiente de temperatura de 143°C/h, correspondendo provavelmente as zonas de maior troca de calor entre a circulação dos gases de combustão e a carga do forno, contribuindo para isso a circulação forçada do ar de combustão e dos gases com o uso da ventoinha na combustão e uma alimentação contínua e controlada da lenha durante o período da queima.


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Queima com Ventoinha

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Tempo (hora:minuto)

Tem

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Entre 3ª e 4ª Fileiras, Esquerda

Entre 3ª e 4ª Fileiras, Meio

Entre 3ª e 4ª Fileiras, Direita

Entre 5ª e 6ª Fileiras, Esquerda

Entre 5ª e 6ª Fileiras, Direita

Gases no topo do forno

Início da sinterização (850ºC)

Obs: As posições lado esquerdo, meio e direito olhando-se o forno pelo lado do carregamento

Figura 3: Curvas de temperatura do teste do forno com ventoinha

As curvas vermelhas com registros máximos de temperatura em aproximadamente 900°C para os termopares instalados entre as 5ª e 6ª fileiras (parte mais elevada do forno), também apresentaram uma forma irregular, com um gradiente de temperatura de aproximadamente 65°C/h, mostrando uma troca de calor menor entre os gases de combustão e a carga. Este fato se dá pela circulação de gases de combustão mais frios nessa área do forno.

A curva de cor verde corresponde à temperatura dos gases de exaustão no topo do forno, no gráfico apresentou um formato uniforme, atingindo a máxima temperatura de 800°C, com um gradiente de temperatura de 40°C/h levando em torno de 22 horas para atingir essa temperatura máxima. Nesta curva é possível observar a elevada perda de calor nos gases de exaustão para o meio ambiente.

No teste com a queima sem ventoinha, ou seja, com a combustão não forçada, os mesmos termopares e pontos similares foram usados. Neste caso as curvas azul e azul claro no gráfico correspondem as temperaturas dos termopares instalados entre as 3ª e 4ª fileiras (esquerda, meio e direita). Estas curvas apresentaram uma forma irregular, com muitas oscilações, até atingir a máxima temperatura de aproximadamente 970°C com um gradiente de temperatura de 60°C/h, levando aproximadamente 16 horas ate atingir a máxima temperatura. Este formato irregular se deve ao resultado da combustão instável gerada pela entrada variável do ar de combustão, que não é pressurizado como no caso da combustão com ventoinha, e também pela alimentação irregular da lenha nas fornalhas durante o período da queima.


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Queima sem ventoinha

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Tempo (hora:minuto)

Tem

pera

tura

DIR (traseiro) 1ºFMEIO (traseiro) 1ºFESQ (traseiro) 1ºFDIR (frente) 3ºFMEIO (Frente) 3ºFESQ (frente) 3ºFSuperior MeioSuperior Esquerdo

Figura 4: Curvas de temperatura do teste do forno sem ventoinha.

As curvas vermelhas com registro máximo de aproximadamente 850°C para os termopares instalados entre a 5ª e 6ª fileiras (parte mais elevada do forno) apresentaram uma forma menos irregular, com um gradiente de temperatura de aproximadamente 47°C/h e levando aproximadamente 18 h para atingir a máxima temperatura. Neste caso houve uma troca de calor menos intensa entre os gases de combustão e a carga, provavelmente em virtude da circulação de gases mais frios nessa área.

As curvas de cor verde correspondem as temperaturas dos gases de exaustão registradas pelos termopares instalados no topo do forno (meio e direita), apresentaram uma temperatura máxima aproximada de 800°C, atingida no intervalo de 18 horas, com um gradiente de temperatura de aproximadamente 44°C/h.

As curvas de aquecimento apresentam um traçado não contínuo na sua forma em função da alimentação da lenha para a combustão ser manual e irregular nas fornalhas.

A tabela 4 apresenta as massas de carga no forno, indicando a carga total enfornada em cada ensaio, as massas de água e carga efetivamente retirada.


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Tabela 4: Massas na carga no forno.

Massas dos Produtos Com Ventoinha Sem VentoinhaMassa úmida total da carga de argila/crua (kg) 57.670 55.959Massa de argila seca (kg) 53.055 51.482Massa de água na argila (kg) 4.614 4.476Massa total da argila queimada (kg) 49.079 49.674Tijolos queimados (kg) 11.280 11.066Telhas queimadas (kg) 37.799 38.608Perda de massa na queima (kg) * 3.976 1.809Perda total de massa e água (kg) 8.590 6.285* Esta parcela da massa perde-se nas reações químicas e sublimação de material volátil.

A tabela 5 mostra os principais dados registrados em cada um dos ensaios. Conjugando-se os dados das tabelas 3, 4 e 5, nota-se que as principais diferenças se deram por conta da maior quantidade de lenha usada no teste sem a ventoinha (ciclo mais longo) e a temperatura média mais elevada no topo do forno (gases de exaustão), item que irá influenciar as perdas de calor nos gases de combustão. O consumo de eletricidade da ventoinha utilizada para a injeção de ar forçado (teste com ventoinha) foi de 28 kWh ao longo das 12h de operação no período de queima.

Tabela 5: Dados gerais para balanço térmico

Item Com Ventoinha Sem VentoinhaTemperatura máxima de queima (°C) 1.110 1.165

Temperatura média dos gases de exaustão (°C) 240 395

Temperatura de esquente (°C) 80 80

Temperatura das superfícies e paredes do forno (°C) 50 50

Temperatura das portas e bocas do forno (°C) 700 700Tempo no aquecimento (esquente) (horas) 12 2Tempo de queima (horas) 7 12Tempo de resfriamento (horas) 20 24Tempo total do ciclo do forno (horas) 39 38Teor de CO2 nos gases de exaustão (%) 7,5 6,0Excesso de ar na combustão (%) 250 144Calor de reação da argila (kcal/ciclo) * 1.324.558 1.311.914Calor fornecido pela lenha (kcal/ciclo) 19.968.696 24.272.018Calor total gerado na queima (kcal/ciclo) 21.293.254 25.593.932

* No processo de sinterização, na queima da argila, há liberação de calor da ordem de 25 kcal/kg.

6. PRODUÇÃO E QUALIDADE DOS PRODUTOS

Após o resfriamento as peças foram descarregadas (Figura 5) e novamente contadas e classificadas, segundo os critérios comerciais praticados pela empresa (Anexo III).


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Figura 5: Descarregamento da 2ª camada de tijolos.

Observou-se entretanto, que esse critério comercial, adotado em toda a região e, em particular, nos fornos deste tipo, carece de objetividade e não permite calcular parâmetros de produtividade comparáveis com padrões de outros tipos de processos e fornos. Um exemplo é mostrado nas fotos da Figura 6, onde se verifica que telhas com sinterização incompleta ou ruim podem acabar classificadas como de segunda qualidade, mas são comercializáveis. Peças com pequenas quebras, como as telhas de terceira qualidade e uns poucos tijolos, também são consideradas como produção efetiva pelos fabricantes da região, de um modo geral. No entanto, essas peças, para efeito de análise mais técnica, poderiam ser consideradas como perda de produção, conforme será tratado adiante.

Figura 6: Fotos de telhas comercializáveis, porém não completamente sinterizadas.

Dessa forma, para fins de comparação com outros processos de queima, optou-se por considerar apenas as peças que foram plenamente sinterizadas, correspondendo àquelas que permaneceram em temperatura acima de 850 ° C por pelo menos duas horas . Observando as curvas de queima (figuras 3 e 4), nota-se que apenas as cinco primeiras fileiras do ensaio com ventoinha foram completamente sinterizadas. No ensaio sem ventoinha, cujas curvas de temperatura numa mesma fileira são


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heterogêneas, estima-se que 100% das peças até a 4ª fileira foram integralmente sinterizadas, além de dois terços da 5ª fileira.

O cruzamento das estimativas acima com a composição das fileiras (Tabela 2) resulta em uma produção efetiva, ou seja, plenamente sinterizada, de 6.768 tijolos e 16.588 telhas no ensaio com ventoinha, bem como em 6.564 tijolos e 13.745 telhas no outro ensaio. Assim, a massa de produto segundo o critério da sinterização completa reduz-se para 25.678 kg e 21.958 kg, respectivamente para os ensaios com e sem ventoinha.

7. EFICIÊNCIA TÉRMICA E CONSUMO ESPECÍFICO DE ENERGIA

Para efeito de cálculo, foram assumidos os valores na Tabela 6 para algumas grandezas empregadas nos cálculos.

Tabela 6: Parâmetros adicionais considerados em ambos os testes.

Temperatura de esquente (°C) 80Temperatura das paredes do forno (°C) 50Temperatura da boca das fornalhas (°C) 700Ar estequiométrico (kg de ar/kg de lenha) 6,1Gases secos de combustão (kg de gás/kg de lenha) 6,6Água produzida na combustão (kg de água/kg de lenha) 0,56Calor específico da argila seca (kcal/kg) 0,26Preço de compra da lenha (R$/st) 25,00Preço de venda da telha (R$/milheiro) 205,00

Usando o método do cálculo do calor absorvido/calor fornecido foi quantificada a eficiência térmica em cada uma das queimas e os respectivos consumos específicos de energia, conforme mostrado na Tabela 7. O uso de ar injetado pela ventoinha promoveu uma economia de energia equivalente a 29 %, na forma de lenha. A Tabela 8 apresenta alguns parâmetros econômicos, comparando as duas situações.

Tabela 7: Parâmetros de desempenho obtidos.

Parâmetro de Desempenho Com V. Sem V.Rendimento (%) 20,9 15,1Consumo específico (kcal/kg) 829 1.166Economia de energia com o uso da ventoinha (%) 29,0

Tabela 8: Custo energético térmico.

Parâmetro de Custo Energético Com Ventoinha Sem VentoinhaConsumo de lenha (st/milheiro) 0,60 0,68Custo da energia (R$/ton.) 10,89 12,43Custo da energia (R$/milheiro) 14,86 16,92Participação da energia no preço de venda (%) 7,3 8,3


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8. CONCLUSÕES

O primeiro resultado que se constatou foi que no teste com ventoinha obteve-se, pelo critério de sinterização completa, uma quantidade 17 % maior de produtos do que no teste sem ventoinha, provavelmente pela combustão mais eficiente com uso de ar pressurizado.

Outro resultado importante foi à constatação da baixa produtividade do forno caipira. No caso do teste da queima com ventoinha, apenas 52% da carga queimada corresponde a telhas plenamente sinterizadas, embora a carga total seja comercializável.

Considerando apenas produtos sinterizados plenamente (critério térmico) no teste com ventoinha, o rendimento térmico obtido foi de 20,9% e o consumo específico térmico de 829 kcal/kg. No caso do teste sem ventoinha o rendimento térmico foi apenas 15,1% e o consumo específico térmico aumentou para 1.166 kcal/kg. Nota-se também, que os consumos específicos térmicos obtidos nestes testes, com valores superiores a 800 kcal/kg, são muito elevados para a produção de cerâmica vermelha, quando em comparação com a queima em outros fornos mais modernos e tecnologicamente mais eficientes. Deve-se registrar, no entanto, que os rendimentos energéticos aqui encontrados, como também os problemas de sinterização deficiente, são típicos da queima de artefatos cerâmicos em fornos tipo caipira.

Em suma, pode-se afirmar que o uso da ventoinha permite uma economia de 29,0 % de energia térmica (lenha), além de possibilitar uma maior produção de produtos bem sinterizados. Portanto, todos esses pontos somados, menor consumo energético e produção com maior qualidade, resultam em ganhos econômicos significativos para as empresas que adotam o emprego de ar injetado através de ventoinhas.


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ANEXO I – BALANÇOS DE MASSA E ENERGIA DOS TESTES NO FORNO CAIPIRA

ITEMCOM VENTOINHA SEM VENTOINHA

MASSA ENERGIA MASSA ENERGIA(kg) (%) (kcal) (%) (kg) (%) (kcal) (%)

Total (Entrada e Saída) 134.911 100,0 21.293.254 100,0 127.382 100,0 25.593.932 100,0

Entr

ada Lenha (combustível do forno) 5.016 3,7 19.968.696 93,8 5.878 4,6 24.282.018 94,9

Argila (calor de reação) 57.670 42,7 1.324.558 6,2 55.959 43,9 1.311.914 5,1Ar (combustão e infiltração) 72.225 53,5 0 0,0 65.544 51,5 0 0,0

Saíd

a

Produto acabado (sinterização completa *) 25.678 19,0 4.456.264 20,9 21.958 17,2 3.858.633 15,1 Tijolos 6.768 5,0 1.153.309 5,4 6.564 5,2 1.149.711 4,5 Telhas 18.910 14,0 3.302.955 15,5 15.394 12,1 2.708.922 10,6Peças parcialmente sinterizadas 23.401 17,3 4.068.045 19,1 27.716 21,8 4.873.469 19,0 Tijolos 4.512 3,3 768.873 3,6 4.503 3,5 788.703 3,1 Telhas 18.889 14,0 3.299.172 15,5 23.213 18,2 4.084.766 16,0Gases no topo do forno (exaustão) 83.127 61,6 10.349.503 48,6 75.928 59,6 12.435.690 48,6 Eliminação da umidade na argila § 4.687 3,5 3.503.160 16,5 3.483 2,7 2.867.111 11,2 Vaporização da umidade da lenha # 1.254 0,9 847.955 4,0 1.093 0,9 820.637 3,2 Água formada na combustão 3.170 2,3 2.143.630 10,1 3.468 2,7 2.603.096 10,2 Produtos da combustão (exceto água) 22.427 16,6 1.167.974 5,5 29.202 22,9 2.643.356 10,3 Excesso de ar ** 51.590 38,2 2.686.784 12,6 38.682 30,4 3.501.489 13,7Calor absorvido pela estrutura do forno 0 0,0 2.060.117 9,7 0 0,0 3.776.881 14,8

Perdas não contabilizadas *** 2.704 2,0 359.325 1,7 1.780 1,4 649.260 2,5* Sinterização completa: peças de argila submetidas a pelo menos 850ºC por mais de 2 hora.§ Vaporização da água contida nas peças cruas; 7% nos tijolos, 6% e 9% nas telhas (respectivamente nas fornadas com e sem ventoinha).# Respectivamente 25% e 18,6% com e sem o uso de ventoinha.** Respectivamente 250% e 144% com e sem o uso de ventoinha.*** Massa (fumaça, voláteis na argila e lenha etc.) e energia (radiação e convecção nas paredes, sublimação dos voláteis, outras reações químicas etc.).


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ANEXO II – DIAGRAMAS DE SANKEY DOS TESTES REALIZADOS NO FORNO CAIPIRA

Figura 7: Diagrama de Sankey do teste com ventoinha

Figura 8: Diagrama de Sankey do teste sem ventoinha.


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ANEXO III – RESULTADOS SEGUNDO O CRITÉRIO COMERCIAL DE CLASSIFICAÇÃO DA PRODUÇÃO

A presente análise visa estabelecer como seriam os rendimentos térmicos caso fossem computadas as massas de argila integralmente enfornadas ou, sob outro aspecto, passíveis de serem vendidos pelo fabricante e, portanto, contabilizadas por este como produto factível para comercialização conforme padrão adotado em toda a região do Seridó. Estes montantes correspondem a 49.079 kg e 49.674 kg, respectivamente nos ensaios com e sem ventoinha.

Tabela 9: Relação dos produtos finais obtidos.

Classificação da Produção Com Ventoinha Sem VentoinhaTelha de 1ª (peças) 12.188 9.140Telha de 2ª (peças) 17.222 23.125Telha de 3ª (peças) 440 299Telha de requeima (peças) 266 1.436Telha quebrada (peças) 2.041 471Tijolo 19x19 cm (peças) 4.450 4.709Tijolo de requeima (peças) ------- -------

Para o cálculo das eficiências energéticas empregou-se dois métodos: ”calor útil/calor total fornecido” e “conjunto das perdas”

Tabela 10: “Método das Perdas” para a produção total

Perdas de CalorCom ventoinha

(%)Sem ventoinha

(%)Calor perdido nos gases de exaustão 28,2 34,2Água nos produtos cerâmicos 16,4 11,2Água na lenha 4,0 3,2Radiação e convecção paredes 1,7 2,5Calor na estrutura 9,7 14,8Perdas totais 60,0 65,9Eficiência* (100% - perdas totais) 40,0 34,1 (kcal/ciclo) (8.732.309) (8.732.102)* Calor útil absorvido pela massa.

O rendimento de 34,1% (Tabela 11), segundo o critério comercial, corresponde ao calor absorvido pela carga total de produto sinterizado e de produto não acabado.


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Tabela 11: Parâmetros de desempenho segundo o critério comercial.

Parâmetro de Desempenho Critério ComercialCom V. Sem V.

Rendimento (%) 40,0 34,1Consumo específico (kcal/kg) 434 515Economia de energia com o uso da ventoinha (%) 15,7


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