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 - Brasil
novembro - 2011
EELA es un programa de COSUDE, ejecutado por Swisscontact y PRODUCE
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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
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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
Quantidade de tijolos úmidos
4.800
Quantidade de telhas úmidas
33.157
Massa úmida total da carga de tijolos (kg)
12.576
Mas úmida total da carga de telhas (kg)
45.094
Massa úmida total da carga de argila (kg)
57.670
Umidade contida nas telhas cruas (%) *
9
Umidade contida nos tijolos crus (%) *
7
* Medida com detector de umidade Testo 606-2
Sem Ventoinha
4.709
34.471
12.526
43.433
55.959
6
7
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.
Com
Ventoinha
960 peças
960 peças
8.232 peças
8.232 peças
8.244 peças
8.344 peças
960 peças
960 peças
960 peças
Parte de cima do forno
9ª fileira: Tijolos
8ª fileira: Tijolos
7ª fileira: Telhas
6ª fileira: Telhas
5ª fileira: Telhas
4ª fileira: Telhas
3ª fileira: Tijolos
2ª fileira: Tijolos
1ª fileira: Tijolos
Parte de baixo do forno
Sem
Ventoinha
958 peças
958 peças
8.948 peças
8.948 peças
8.490 peças
8.805 peças
931 peças
931 peças
931 peças
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 estéreos 1. 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 Ventoinha
Tipo de lenha
Algaroba e cajueiro Algaroba, jurema e cajueiro
Umidade média da lenha usada (%) *
25,0
18,6
Peso da lenha úmida (kg/st)
234,4
238,0
PCS da lenha, base úmida (kcal/kg) #
3.981
4.131
Consumo de lenha no teste (st)
21,4
24,7
Consumo de lenha no teste (kg)
5.016
5.878
Consumo de lenha, médio/hora (kg)
334
392
Energia 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
Entre 3ª e 4ª Fileiras, Esquerda
1000
Entre 3ª e 4ª Fileiras, Meio
Início da sinterização (850ºC)
Entre 3ª e 4ª Fileiras, Direita
800
Temperatura
Entre 5ª e 6ª Fileiras, Esquerda
Entre 5ª e 6ª Fileiras, Direita
600
Gases no topo do forno
400
200
16:00
12:00
08:00
04:00
00:00
20:00
16:00
12:00
08:00
04:00
00:00
20:00
16:00
0
Tempo (hora:minuto)
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
1100
DIR (traseiro) 1ºF
1000
MEIO (traseiro) 1ºF
ESQ (traseiro) 1ºF
900
DIR (frente) 3ºF
MEIO (Frente) 3ºF
800
ESQ (frente) 3ºF
Superior Meio
Temperatura
700
Superior Esquerdo
600
500
400
300
200
100
Tempo (hora:minuto)
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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16.00
12.00
08.00
04.00
00.00
20.00
16.00
12.00
08.00
04.00
00.00
20.00
16.00
0
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Tabela 4: Massas na carga no forno.
Massas dos Produtos
Com Ventoinha
Sem Ventoinha
Massa úmida total da carga de argila/crua (kg)
57.670
55.959
Massa de argila seca (kg)
53.055
51.482
Massa de água na argila (kg)
4.614
4.476
Massa total da argila queimada (kg)
49.079
49.674
Tijolos queimados (kg)
11.280
11.066
Telhas queimadas (kg)
37.799
38.608
Perda de massa na queima (kg) *
3.976
1.809
Perda 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
1.110
Temperatura máxima de queima (°C)
Temperatura média dos gases de exaustão (°C)
Temperatura de esquente (°C)
Temperatura das superfícies e paredes do forno (°C)
Sem Ventoinha
1.165
240
395
80
80
50
700
Temperatura das portas e bocas do forno (°C)
Tempo no aquecimento (esquente) (horas)
12
Tempo de queima (horas)
7
Tempo de resfriamento (horas)
20
Tempo total do ciclo do forno (horas)
39
Teor de CO2 nos gases de exaustão (%)
7,5
Excesso de ar na combustão (%)
250
Calor de reação da argila (kcal/ciclo) *
1.324.558
Calor fornecido pela lenha (kcal/ciclo)
19.968.696
Calor total gerado na queima (kcal/ciclo)
21.293.254
* No processo de sinterização, na queima da argila, há liberação de calor da ordem de 25 kcal/kg.
50
700
2
12
24
38
6,0
144
1.311.914
24.272.018
25.593.932
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)
Temperatura das paredes do forno (°C)
Temperatura da boca das fornalhas (°C)
Ar estequiométrico (kg de ar/kg de lenha)
Gases secos de combustão (kg de gás/kg de lenha)
Água produzida na combustão (kg de água/kg de lenha)
Calor específico da argila seca (kcal/kg)
Preço de compra da lenha (R$/st)
Preço de venda da telha (R$/milheiro)
80
50
700
6,1
6,6
0,56
0,26
25,00
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
Rendimento (%)
Consumo específico (kcal/kg)
Economia de energia com o uso da ventoinha (%)
Com V.
20,9
829
Sem V.
15,1
1.166
29,0
Tabela 8: Custo energético térmico.
Parâmetro de Custo Energético
Consumo de lenha (st/milheiro)
Custo da energia (R$/ton.)
Custo da energia (R$/milheiro)
Participação da energia no preço de venda (%)
Com Ventoinha
0,60
10,89
14,86
7,3
Sem Ventoinha
0,68
12,43
16,92
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
ITEM
COM VENTOINHA
MASSA
(kg)
Saída
Entrada
Total (Entrada e Saída)
SEM VENTOINHA
ENERGIA
(%)
(kcal)
MASSA
(%)
(kg)
ENERGIA
(%)
(kcal)
(%)
134.911
100,0
21.293.254
100,0
127.382
100,0
25.593.932
100,0
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
5,1
Ar (combustão e infiltração)
72.225
53,5
0
0,0
65.544
51,5
0
0,0
Produto acabado (sinterização completa *)
Tijolos
Telhas
Peças parcialmente sinterizadas
Tijolos
Telhas
Gases no topo do forno (exaustão)
Eliminação da umidade na argila §
Vaporização da umidade da lenha #
Água formada na combustão
Produtos da combustão (exceto água)
Excesso de ar **
Calor absorvido pela estrutura do forno
25.678
6.768
18.910
23.401
4.512
18.889
83.127
4.687
1.254
3.170
22.427
51.590
0
19,0
5,0
14,0
17,3
3,3
14,0
61,6
3,5
0,9
2,3
16,6
38,2
0,0
4.456.264
1.153.309
3.302.955
4.068.045
768.873
3.299.172
10.349.503
3.503.160
847.955
2.143.630
1.167.974
2.686.784
2.060.117
20,9
5,4
15,5
19,1
3,6
15,5
48,6
16,5
4,0
10,1
5,5
12,6
9,7
21.958
6.564
15.394
27.716
4.503
23.213
75.928
3.483
1.093
3.468
29.202
38.682
0
17,2
5,2
12,1
21,8
3,5
18,2
59,6
2,7
0,9
2,7
22,9
30,4
0,0
3.858.633
1.149.711
2.708.922
4.873.469
788.703
4.084.766
12.435.690
2.867.111
820.637
2.603.096
2.643.356
3.501.489
3.776.881
15,1
4,5
10,6
19,0
3,1
16,0
48,6
11,2
3,2
10,2
10,3
13,7
14,8
Lenha (combustível do forno)
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
Telha de 1ª (peças)
Telha de 2ª (peças)
Telha de 3ª (peças)
Telha de requeima (peças)
Telha quebrada (peças)
Tijolo 19x19 cm (peças)
Tijolo de requeima (peças)
Com Ventoinha
12.188
17.222
440
266
2.041
4.450
-------
Sem Ventoinha
9.140
23.125
299
1.436
471
4.709
-------
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
Com ventoinha
(%)
28,2
16,4
4,0
1,7
9,7
60,0
40,0
(8.732.309)
Perdas de Calor
Calor perdido nos gases de exaustão
Água nos produtos cerâmicos
Água na lenha
Radiação e convecção paredes
Calor na estrutura
Perdas totais
Eficiência* (100% - perdas totais)
(kcal/ciclo)
* Calor útil absorvido pela massa.
Sem ventoinha
(%)
34,2
11,2
3,2
2,5
14,8
65,9
34,1
(8.732.102)
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
Rendimento (%)
Consumo específico (kcal/kg)
Economia de energia com o uso da ventoinha (%)
Critério Comercial
Com V.
Sem V.
40,0
34,1
434
515
15,7
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