Hamann’s analysis

O forno no qual foram adaptados a fornalha e os ductos para condução dos gases é um forno circular de superfície, de alvenaria, dotado de seis controladores de ar na sua base. Optou-se por esse tipo de forno para receber os ductos e a fornalha por ser ele de baixo custo (Tabela 1A do Anexo), de fácil construção e bastante difundido entre os pequenos e médios produtores de carvão vegetal, principalmente no estado de Minas Gerais.

Nas Figuras 1, 2 e 3 e no Anexo 1 estão os detalhamentos e o projeto do sistema forno-fornalha.

Figura 2 – Vista lateral do sistema forno-fornalha, com medidas em centímetros.

Figura 3 – Planta baixa do sistema forno-fornalha, com medidas em centímetros.

4.1.1 Construção do forno

Inicialmente realizou-se o nivelamento do solo na área onde foi construído o sistema forno-fornalha.

Em seguida procedeu-se à marcação da base do forno para construção da parede lateral. Utilizou-se um cintel feito de madeira, que consiste de uma peça de madeira roliça fixada verticalmente no centro e de outra com 1,5 m de comprimento, amarrada horizontalmente à peça vertical.

A construção da base das paredes do forno consistiu na colocação de uma camada de tijolo maciço cerâmico, com 19 cm de comprimento, 9 cm de largura e 5,7 cm de altura de acordo com as normas ABNT NBR 7170 (ABNT, 1983) e NBR 8041 (ABNT, 1983), assentados com argamassa de solo argiloso, areia lavada e água.

Sobre a base construiu-se a parede em camadas simples, porém próximo à porta, para reforçar sua estrutura, a parede foi construída em camada dupla.

Na parte inferior do forno foram deixadas seis aberturas para entrada de ar, e consequentemente, para controle da carbonização. A porta do forno foi construída utilizando um gabarito de madeira de formato trapezoidal, com base maior de 90 cm, base menor de 70 cm e altura de 150 cm.

Finalizada a construção da parede do forno, cobrindo o vão da porta foi colocada uma cantoneira metálica em forma de “U” para auxiliar no suporte de sua cúpula e aumentar sua durabilidade. Em seguida, iniciou-se a construção da cúpula do forno, sendo os tijolos da parede e da cúpula colocados com as juntas desencontradas, para garantir maior resistência e estabilidade.

Após a deposição das primeiras camadas de tijolos da cúpula, uma cinta metálica com diâmetro de 3/8 polegada, unida por roscas e porcas, foi instalada externamente à parede do forno, para evitar a dilatação da parede no momento da carbonização, devido ao aumento da pressão interna causada pela geração de gases e calor no interior do forno.

4.1.2 Construção da fornalha, ductos de condução dos gases e chaminé

A fornalha adaptada ao forno é composta por um sistema de alimentação dos gases, câmara de combustão, sistema de admissão de ar primário e chaminé. Para a

construção da fornalha foram considerados o baixo custo, a facilidade de construção e a operação.

A fornalha foi construída em alvenaria, no formato cilíndrico, com abertura para passagem do ar comburente, com dimensões de 30 x 30 cm, situada a 40 cm do nível do solo. Essa abertura também foi utilizada para alimentação da fornalha com resíduos, quando da fase endotérmica da carbonização. O diâmetro interno e a altura da fornalha foram 160 e 110 cm, respectivamente. O volume da fornalha foi estimado, levando em consideração a vazão média dos gases de saída do forno igual a 2800 m3/h.

A parede da fornalha foi construída com camada dupla de tijolos maciços cerâmicos, assentados com argamassa de solo argiloso, areia lavada e água. O interior da fornalha foi revestido com manta cerâmica aderida com a mesma argamassa utilizada na construção, para maior durabilidade e manutenção do calor interno durante o processo de combustão dos gases.

A manta cerâmica utilizada foi a NAUTECIBAR HT, constituída de Al2O3(52 a 54%),SiO2 (44 a 48%),Fe2O3 (0,1 a 0,2%),TiO2(0,1 a 0,2%). As propriedades da manta são: limite máximo de uso a 1.482ºC, limite contínuo de uso a 1.380ºC, ponto de fusão a 1.760ºC, diâmetro da fibra de 2,5µ, comprimento da fibra 178 mm e contração linear de 2,0% a 1.300ºC por 24 horas (NUTECIBAR, 2007).

Na última camada de tijolos da parede da fornalha foi colocada, externamente, uma cinta metálica com diâmetro de 3/8 polegada, unida por roscas e porcas, para conferir maior resistência devido à expansão térmica gerada pela combustão de gases em seu interior.

O ducto para transporte dos gases da carbonização até a fornalha foi construído com tijolos maciços cerâmicos assentados com a mesma argamassa utilizada na construção do forno e da fornalha, com secção de 40 cm de largura, 40 cm de altura e comprimento médio de 150 cm. Na parte interna do ducto foi construído um estreitamento com tijolos, para direcionamento do fluxo de gases para a fornalha.

No local da saída de gases do forno pelo ducto foi instalada uma guilhotina feita de chapa de ferro com 55 x 50 cm e 3 mm de espessura, para controle da vazão de saída desses gases através da sua movimentação vertical.

Nessa configuração de sistema, a chaminé foi construída sobre a fornalha, com diâmetro interno inferior de 160 cm, superior de 40 cm e altura total de 400 cm, considerando a altura da fornalha (110 cm).

Finalizada a construção, a parte externa dos fornos, dos ductos, da fornalha e da chaminé foi revestida com uma camada de argamassa de areia lavada, cimento, argamassa refratária, cal virgem e água, com o objetivo de reduzir possíveis entradas de ar, perdas térmicas e também aumentar a durabilidade do sistema.